JP4413457B2

JP4413457B2 - Noise canceller

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Publication number: JP4413457B2
Application number: JP2001256588A
Authority: JP
Inventors: 尚菅沼
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2021-08-27
Also published as: JP2003069435A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力信号からノイズ成分を除去するノイズキャンセラの技術分野に属し、特に、ＦＭチューナなどのノイズ成分を抑圧するためのノイズキャンセラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＦＭ放送波を受信して復調処理を行うＦＭチューナは移動体に搭載して用いられることが多くなっている。例えば、車載用のＦＭチューナの場合、一般的なＦＭチューナに比べると、車両で発生するイグニッションノイズなどパルス状の外来ノイズの影響を受けやすい。そのため、車載用のＦＭチューナでは、外来ノイズによって音声品質が劣化するのを防止すべく、検波信号から外来ノイズに起因するノイズ成分を除去するノイズキャンセラを設けることが望ましい。
【０００３】
このようにＦＭ受信信号からノイズ成分を除去すべく、ＦＭ受信信号を処理する過程で検波信号等に含まれるノイズ成分を検出した上で、ノイズ成分が存在する期間においてＦＭ受信信号をホールド状態とする構成が一般に用いられる。このような構成によれば、ＦＭ受信時にノイズ成分が発生した場合、その発生開始のタイミングにおける信号レベルに固定され、ノイズが存在しなくなると再び元の状態に戻るように作用するので、それ以降の回路に対して送出される検波信号等におけるノイズの影響を小さくすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように構成されたノイズキャンセラでは、ＦＭ受信時にノイズ成分が発生した期間においてＦＭ受信信号がホールド状態とされるので、ノイズ成分とともに必要な音声信号成分も除去されることになる。例えば、車載用のＦＭチューナにおけるＦＭ受信時に、イグニッションノイズ等のパルス状の外来ノイズが発生すると、その外来ノイズのパルス幅に相当する期間だけの音声信号成分が失われることになる。その結果、復調処理を行った後に出力される音声信号の歪率を劣化させることが問題となる。
【０００５】
そこで本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、入力信号にパルス状の外来ノイズが付加された状況においても、そのノイズ成分を除去する一方で本来の音声信号成分が失われないようにし、良好な音声品質を保つことができるノイズキャンセラを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載のノイズキャンセラは、入力信号に含まれるノイズ成分を除去するノイズキャンセラであって、前記入力信号に含まれるノイズ成分を検出し、当該ノイズ成分の存在期間を判別するノイズ検出手段と、通常時は前記入力信号を通過させ、前記ノイズ成分の存在期間は前記入力信号をホールド状態にする第１のホールド手段と、前記ホールド状態にされた入力信号に対し、前記ノイズ成分の存在期間において失われた信号部分を補正するための補正信号を加えて出力する補正手段と、前記入力信号に含まれるパイロット信号の周波数のｎ倍（ｎ；２以上の整数）かつ前記入力信号の帯域の２倍以上のサンプリング周波数で前記補正手段の出力信号をサンプリングした複数のサンプル値を保持するための縦続接続された複数の遅延素子を備え、前記複数の遅延素子のうち、前記パイロット信号の周期の整数倍に対応するｍ個（ｍ；１以上の整数）の遅延素子の出力に基づいて前記入力信号の予測値を順次求めて予測信号として出力する予測フィルタと、前記ノイズ成分の存在期間は前記予測信号をホールド状態にして予測ホールド信号を生成する第２のホールド手段と、前記予測信号から前記予測ホールド信号を減算することにより前記補正信号を生成する補正信号生成手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、ノイズキャンセラへの入力信号に含まれるノイズ成分が検出され、その存在期間が判定される。そして、ノイズ成分の存在期間において入力信号がホールド状態にされるとともに、予測フィルタによって入力信号を予測するように演算が行われる。一方、ノイズ成分の存在期間において予測信号がホールド状態にされて予測ホールド信号が生成され、予測信号から予測ホールド信号を減算した補正信号が生成される。この補正信号をホールド状態にされた入力信号に加えて出力することにより、ノイズ成分の存在期間においてノイズを除去する一方で、失われた信号部分を取り戻すことが可能となる。従って、ノイズ成分を除去する際に失われる信号成分は、予測信号を用いて取り戻すことができ、音声信号等の歪率を劣化させることなく良好な信号品質を保つことができる。
また、予測フィルタにサンプル値を入力し、縦続接続された遅延素子の各段でサンプリング間隔だけサンプル値を遅延しつつ順次保持する。そして、サンプリング周波数をパイロット信号の周波数のｎ倍に設定し、複数の遅延素子のうちパイロット信号の周期の整数倍に対応するｍ個の遅延素子の出力に基づいて入力信号の予測値が求められる。このようにして得られた予測値を利用してノイズキャンセラにおけるノイズ除去を行うようにしたので、所望の予測精度を確保することができる。
【０００８】
請求項２に記載のノイズキャンセラは、入力信号に含まれるノイズ成分を除去するノイズキャンセラであって、前記入力信号に含まれるノイズ成分を検出し、当該ノイズ成分の存在期間を判別するノイズ検出手段と、前記入力信号に含まれるパイロット信号の周波数のｎ倍（ｎ；２以上の整数）かつ前記入力信号の帯域の２倍以上のサンプリング周波数で前記入力信号をサンプリングした複数のサンプル値を保持するための縦続接続された複数の遅延素子を備え、前記複数の遅延素子のうち、前記パイロット信号の周期の整数倍に対応するｍ個（ｍ；１以上の整数）の遅延素子の出力に基づいて前記入力信号の予測値を順次求めて予測信号として出力する予測フィルタと、通常時は前記入力信号を通過させ、前記ノイズ成分の存在期間は前記予測信号を通過させるように切り換え制御を行って出力する切り換え手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、ノイズキャンセラへの入力信号に含まれるノイズ成分が検出され、その存在期間が判定される。そして、ノイズ成分の存在期間において入力信号がホールド状態にされるとともに、予測フィルタによって入力信号を予測するように演算が行われる。一方、通常時には入力信号を通過させ、ノイズ成分の存在期間においては予測信号を通過させるように経路を制御することにより、ノイズ成分の存在期間において入力信号に代わって予測信号を用いることができる。従って、ノイズ成分を除去する際に失われる信号成分は、予測信号を用いて取り戻すことができ、簡単な構成で音声信号等の歪率を良好にすることができる。
また、予測フィルタにサンプル値を入力し、縦続接続された遅延素子の各段でサンプリング間隔だけサンプル値を遅延しつつ順次保持する。そして、サンプリング周波数をパイロット信号の周波数のｎ倍に設定し、複数の遅延素子のうちパイロット信号の周期の整数倍に対応するｍ個の遅延素子の出力に基づいて入力信号の予測値が求められる。このようにして得られた予測値を利用してノイズキャンセラにおけるノイズ除去を行うようにしたので、所望の予測精度を確保することができる。
【００１０】
請求項３に記載のノイズキャンセラは、請求項１又は請求項２に記載のノイズキャンセラにおいて、前記予測フィルタは、前記複数の遅延素子のうち、前記予測フィルタの入力からｎ番目と２ｎ番目の遅延素子に接続され、各々の遅延素子の出力を所定倍して出力する複数の係数器と、前記ｎ番目の遅延素子に接続された前記係数器の出力から、前記２ｎ番目の遅延素子に接続された前記係数器の出力を減算する減算器と、を更に備え、前記予測フィルタは、前記減算器の演算結果を予測信号として出力することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、上記の発明の作用に加えて、縦続接続複数の遅延接続のうち、ｎ番目と２ｎ番目の遅延素子に各々接続された係数器により、遅延素子の出力を所定倍して出力する。次いで、ｎ番目の遅延素子に接続された係数器の出力から、２ｎ番目の遅延素子に接続された係数器の出力を減算器により減算する。そして、減算器の演算結果が予測信号として予測フィルタから出力される。このようにして得られた予測信号を利用してノイズキャンセラにおけるノイズ除去を行うようにしたので、サンプリング間隔が短い場合であっても、広いパルス幅を持つノイズ成分を的確に除去するとともに、パイロット信号等における予測精度を良好に保つことができる。
【００１４】
請求項４に記載のノイズキャンセラは、請求項１から３のいずれか１項に記載のノイズキャンセラにおいて、前記入力信号はＦＭ受信信号であることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明の作用に加えて、ＦＭ受信の際に用いるノイズキャンセラにおいて、パルス状のノイズ成分を除去するために好適な構成を実現したので、例えば、車載用のＦＭチューナにおいて発生するイグニッションノイズを的確に除去することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態においては、ＦＭ放送を受信可能なディジタルＦＭチューナにおいて外来ノイズを除去するためのノイズキャンセラに対し本発明を適用した場合を説明する。
【００１７】
本実施形態に係るノイズキャンセラの構成及び動作について、図１及び図２を参照して説明する。ここでは、例えば車載用のディジタルＦＭチューナにおいて、ＦＭ受信信号に含まれるイグニッションノイズ等の外来ノイズを除去するためのノイズキャンセラについて説明する。図１は、本実施形態に係るノイズキャンセラの概略構成を示すブロック図であり、図２は、図１のノイズキャンセラ各部の信号波形の一例であって外来ノイズが存在するタイミングにおける信号波形を示している。
【００１８】
本実施形態に係るノイズキャンセラは、図１に示すように、ノイズ検出部１１と、第１ホールド部１２と、加算器１３と、予測フィルタ１４と、第２ホールド部１５と、減算器１６と、スイッチ１７とを備えている。かかる構成において、ディジタルＦＭチューナにて受信されたＦＭ放送に対応する検波信号はディジタル化された後にノイズキャンセラに入力される。そして、ノイズキャンセラにより外来ノイズが除去された後、出力信号として後段の音声回路に出力される。
【００１９】
図１において、ノイズ検出部１１は、ノイズキャンセラへの入力信号に含まれるノイズ成分を検出し、ノイズが存在するタイミングでホールド信号Ｓｈを出力する。このノイズ検出部１１は、例えば、入力信号の高周波成分をハイパスフィルタにより抽出し、これを整流回路に通過させてノイズ成分に応じたレベルを持つ信号を生成し、この信号を所定の基準レベルと大小比較する構成によって実現することができる。
【００２０】
図２に示すように、ノイズキャンセラへの入力信号として、緩やかに変化する音声信号に外来ノイズＮが重畳された信号波形を持つ場合を考える。ノイズ検出部１１では、図２のような入力信号において外来ノイズが発生するタイミングｔ０でローレベルからハイレベルに立ち上がり、外来ノイズが存在するパルス幅ｔの期間だけハイレベルを保つようなホールド信号Ｓｈを出力する。
【００２１】
第１ホールド部１２は、ノイズキャンセラの入力信号に対し、ホールド信号Ｓｈに基づいて外来ノイズが検出されたときの信号レベルをホールド状態にしてサンプル値ｙｈを得る。すなわち、図２に示すように第１ホールド部１２では、通常時に入力信号をそのままサンプル値ｙｈとして通過させる一方、ホールド信号Ｓｈが立ち上がるタイミングｔ０の信号レベルを、時間ｔが経過するまでサンプル値ｙｈとして保持し続ける。そして、時間ｔが経過した後は、第１ホールド部１２から再び元の入力信号をサンプル値ｙｈとして通過させる。
【００２２】
加算器１３は、第１ホールド部１２の出力信号に対し、スイッチ１７を経由して供給される補正信号を加算して、加算結果を予測フィルタ１４に出力するとともに外部への出力信号とする。すなわち、図２に示すように、第１ホールド部１２の出力信号が外来ノイズの存在時にホールド状態になると、本来の信号波形が失われるので、補正信号を加えることにより本来の信号波形を取り戻すことができる。その結果、入力信号から外来ノイズＮの成分が除去された出力信号を得ることができる。なお、補正信号の具体的な生成方法については後述する。
【００２３】
予測フィルタ１４は、加算器１３の出力信号の各サンプル値に対するフィルタ演算を施すディジタルフィルタの構成を備え、遅延された過去のサンプル値に基づいて予測値＜ｙ１＞を順次求め、予測信号として出力する役割を有している。予測フィルタ１４において得られた予測値＜ｙ１＞は、第２ホールド部１５及び減算器１６にそれぞれ供給される。実際には予測フィルタ１４にて得られる予測値＜ｙ１＞に基づく予測信号は、図２に示すような信号波形を有するが、予測フィルタ１４の具体的な構成及び動作については後述する。
【００２４】
第２ホールド部１５は、予測フィルタ１４にて得られた予測値＜ｙ１＞に対し、ホールド信号Ｓｈに基づいて外来ノイズが検出されたときの予測値＜ｙ１＞をホールド状態にして予測ホールド値＜ｙｈ＞を得る。すなわち、図２に示すように第２ホールド部１５では、通常時の予測値＜ｙ１＞をそのまま通過させる一方、ホールド信号Ｓｈが立ち上がるタイミングｔ０の予測値＜ｙ１＞のレベルを、時間ｔが経過するまで予測ホールド値＜ｙｈ＞として保持する。そして、時間ｔが経過した後は、第２ホールド部１５は元の状態に戻って予測値＜ｙ１＞をそのまま通過させる。
【００２５】
減算器１６は、予測フィルタ１４の予測値＜ｙ１＞から第２ホールド部１５の予測ホールド値＜ｙｈ＞を減算し、減算結果を補正信号としてスイッチ１７に出力する。図２に示すように、通常時には予測ホールド値＜ｙｈ＞が予測値＜ｙ１＞に一致するので、減算器１６の出力がゼロになる。一方、外来ノイズの存在時に第２ホールド部１５がホールド状態になると、減算器１６では、予測値＜ｙ１＞から予測ホールド値＜ｙｈ＞を減算することにより、これ以降の予測信号が持つ変化分が出力されるようになる。このように、予測値＜ｙ１＞と予測ホールド値＜ｙｈ＞の差分をとることで、予測フィルタ１４により発生する予測誤差の影響を減じるように構成している。
【００２６】
スイッチ１７は、ホールド信号Ｓｈに基づいて減算器１６の出力側と加算器１３の入力側との接続を切り換え制御し、ノイズ検出部１１にて外来ノイズが検出されているときに加算器１３に対し補正信号が供給されるようにする。すると、加算器１３において、サンプル値ｙｈがホールドされる時間ｔの部分に対し、図２に示すような信号波形の補正信号が加算されることになる。その結果、サンプル値ｙ１の時間ｔの部分で失われた信号部分が補われることになり、ノイズキャンセラの入力信号から外来ノイズが除去された信号波形を持つ出力信号を生成することができる。
【００２７】
次に、図３を用いて予測フィルタ１４の構成を説明する。図３に示すように、本実施形態の予測フィルタ１４は、２４個の遅延素子１０１〜１２４（図中Ｄとして示す）と、係数器１２５、１２６と、減算器１２７とを含んで構成されている。なお、予測フィルタ１４の各構成要素に対しては、図３では省略しているが、サンプリング周波数に対応する２２８ｋＨｚのクロックが供給されるものとする。
【００２８】
以上の構成において、予測フィルタ１４への入力信号としてのサンプル値ｙ１が先頭の遅延素子１０１に入力される。遅延素子１０１では、クロックの１周期分（サンプリング間隔）に対応する遅延時間４．３８μｓｅｃだけ保持した後、遅延されたサンプル値ｙ０を後段の遅延素子１０２に出力する。同様に、遅延素子１０２では、２クロック分だけ遅延されたサンプル値ｙ＿１を出力し、それ以降の遅延素子１０３〜１２４においても順次遅延時間を積み上げてサンプル値ｙ＿２〜ｙ＿２３をシフトしつつ順番に伝送していく。なお、これらの遅延素子１０１〜１２４は、例えばＤフリップフロップを用いることにより構成することができる。
【００２９】
次に、２４個の遅延素子１０１〜１２４のうち１２番目に位置する遅延素子１１２には係数器１２５が接続され、遅延素子１１２の出力信号であるサンプル値ｙ＿１１が係数器１２５に入力される。この場合、多段に接続された１２個の遅延器１０１〜１１２を経由して係数器１２５にサンプル値ｙ＿１１が入力されることになる。よって、トータルの遅延時間は、５２．６３μｓｅｃ（１２×４．３８μｓｅｃ）となり、その逆数をとると１９ｋＨｚに一致する関係になる。この係数器１２５では、入力されたサンプル値ｙ−１１を所定倍（×２）して減算器１２７に出力する。
【００３０】
また、２４個の遅延素子１０１〜１２４のうち最後に位置する遅延素子１２４には係数器１２６が接続され、遅延素子１２４の出力信号であるサンプル値ｙ−２３が係数器１２６に入力される。この場合、多段に接続された２４個の遅延器１０１〜１２４を経て係数器１２６にサンプル値ｙ＿２３が入力されることになる。よって、上記の係数器１２５の位置を基準にしたときのトータルの遅延時間は、やはり５２．６３μｓｅｃとなり、その逆数をとると１９ｋＨｚに一致する関係になる。この係数器１２６では、入力されたサンプル値ｙ＿２３を所定倍（×１）して減算器１２７に出力する。
【００３１】
このように、予測フィルタ１４の先頭に対し各々の係数器１２５、１２６の間隔は、時間軸上で５２．６３μｓｅｃづつ離れた配置になっている。そして、減算器１２７では、係数器１２５の出力値から係数器１２６の出力値を減算して、その結果を予測フィルタ１４における予測値＜ｙ１＞として出力する。ここで、減算器１２７にて得られる予測値＜ｙ１＞は、次式で表される。
【００３２】
＜ｙ１＞＝２ｙ＿１１ ― ｙ＿２３（１）
このように、本実施形態の予測フィルタ１４では、（１）式で示される１次形予測式に基づいて信号波形の予測を行っている。なお、図３では２個の係数器１２５、１２６を用いているが、係数器の個数を増やして高次の予測式に基づく予測を行ってもよく、あるいは、後述するように０次型予測式に基づいて予測を行ってもよい。ただし、図２に示すように、各々の係数器の間に１２個分の遅延器を配置する必要があるため、予測式が高次になるほど構成が複雑になる。
【００３３】
次に、図４及び図５を参照して、図３のように構成された予測フィルタ１４の特性及び動作を説明する。図４は、予測フィルタ１４の周波数特性を示す図である。図４においては、ＦＭ検波信号として想定される周波数帯域において、周波数に応じた予測誤差量の変化をグラフに表している。すなわち、図４の特性が０ｄＢに近いほど、予測フィルタ１４における予測誤差量が小さくなり予測精度が向上する。
【００３４】
図４に示すように、音声信号が分布する低い周波数領域では、予測フィルタ１４の予測誤差量が小さくなるが、周波数が高くなると徐々に予測誤差量が大きくなる。一方、さらに高い周波数領域においては、パイロット信号の周波数である１９ｋＨｚで急激に予測誤差量が０ｄＢとなる。同様に、サブキャリアの周波数である３８ｋＨｚでも予測誤差量が０ｄＢとなる。それ以降は１９ｋＨｚの整数倍の周波数で予測誤差量が０ｄＢとなっている。これは、上述したように、予測フィルタ１４における１２個分の遅延素子による遅延時間の逆数が１９ｋＨｚとなるように構成されたときのディジタルフィルタの一般的な特性に基づいている。このような周波数関係を予測フィルタ１４に持たせたことにより、ＦＭ受信時に予測フィルタ１４を動作させる場合、復調動作における重要度の高いパイロット信号やサブキャリアに対する予測誤差を十分に抑えることができる。
【００３５】
次に図５は、予測フィルタ１４各部の波形の一例として、パルス状の外来ノイズが発生した状況を示す図である。図５では、予測フィルタ１４のうち、遅延される前のサンプル値ｙ１の信号波形と、遅延器１１２におけるサンプル値ｙ＿１１の信号波形と、遅延器１２４におけるサンプル値ｙ＿２３の信号波形と、減算器１２７における予測値＜ｙ１＞の信号波形とを、それぞれ共通の時間軸で比較して示している。なお、図１に示すノイズキャンセラでは、予測フィルタ１４に入力されるサンプル値のノイズが除去された状態であるが、ここでは動作説明のため、予測フィルタ１４に入力されるサンプル値ｙ１にノイズが付加された状態にある場合について説明する。
【００３６】
図４において、予測フィルタ１４への入力信号は、サンプル値ｙ１の信号波形に示すようなパターンで変化し、タイミングｔ１で突然パルス状の外来ノイズが重畳され、所定のパルス幅だけ波形が乱れる状態になる。例えば、車両のイグニッションノイズの場合は、一般に３０〜５０μｓｅｃ程度のパルス幅を有する。一方、サンプル値ｙ＿１１の信号波形は、サンプル値ｙ１の信号波形に対し、１２クロック分遅延して同様のパターンとなる。よって、サンプル値ｙ１の信号波形において、タイミングｔ１から遅延時間Ｔ（＝５２．６３μｓｅｃ）だけ経過した時点で上記パルス状の外来ノイズが現れることになる。また、サンプル値ｙ＿２３の信号波形は、サンプル値ｙ＿１１の信号波形に対し、さらに１２クロック分遅延して同様のパターンとなる。よって、サンプル値ｙ１の信号波形において、タイミングｔ１から遅延時間２Ｔだけ経過した時点で上記パルス状の外来ノイズが現れることになる。
【００３７】
そして、減算器１２７から出力される予測値＜ｙ１＞は、サンプル値ｙ＿１１とサンプル値ｙ＿２３の２つの信号に対し、上記（１）式に基づく演算を行った結果である。この予測値＜ｙ１＞は、１次型予測式を用いて予測フィルタ１４における入力信号を予測したものであり、理想的には図５のサンプル値ｙ１の信号波形に概ね一致する。信号波形中にパルス上の外来ノイズが現れる場合は、サンプル値ｙ１と異なるタイミングで波形パターンに乱れが生じることになる。一方、入力信号において外来ノイズが現れているときは、予測値＜ｙ１＞の信号波形に乱れが生じないので、上述したように所定のタイミングで入力信号に代わって予測値＜ｙ１＞を通過させるようにスイッチ１７を切り換え制御することにより、予測値＜ｙ１＞を本来の入力信号の代わりに利用できることになる。
【００３８】
このように外来ノイズが発生したタイミングで予測値＜ｙ１＞を用いることにより、図１のノイズキャンセラによるノイズ除去の作用が実現される。ここで、本実施形態では、外来ノイズとして想定されるパルス幅に比べ、上記の遅延時間Ｔをある程度長く設定しているため、予測値＜ｙ１＞を用いて適切にノイズを除去できる。つまり、図５からわかるように、遅延時間Ｔが短い場合には、入力信号の波形と予測値＜ｙ１＞の信号波形において、外来ノイズに基づく波形パターンがタイミング上互いに重なることになる結果、ノイズキャンセラによるノイズ除去は不十分になる。上述したように１２クロック分に相当する５２．６３μｓｅｃを遅延時間として設定したことにより、イグニッションノイズが通常有するパルス幅の範囲をカバーし、そのノイズ成分を確実に除去するという効果を奏するのである。
【００３９】
次に、図６を用いて予測フィルタ１４の他の実施例を説明する。図３の予測フィルタ１４が１次の予測式に対応する構成であるのに対し、図６に示す予測フィルタ１４は、０次の予測式に対応する構成を有している。図６に示すように、この実施例に係る予測フィルタ１４は、１２個の遅延素子１０１〜１１２から構成されている。なお、予測フィルタ１４の各遅延素子１０１〜１１２に対しては、図３の場合と同様、サンプリング周波数に対応する２２８ｋＨｚのクロックが供給されるものとする。
【００４０】
図６の構成においては、図３の構成のうち、係数器１２５、１２６や減算器１２７が含まれない。一方、先頭の遅延素子１０１に入力されたサンプル値ｙ１は、図３の場合と同様に後続の各遅延素子１０２〜１１２に順番に伝送され、最後の遅延素子１１２からのサンプル値ｙ＿１１が出力される。そして、このサンプル値ｙ＿１１がそのまま予測値＜ｙ１＞となる。つまり、予測値＜ｙ１＞は、次式で表される。
【００４１】
＜ｙ１＞＝ｙ＿１１（２）
このように、図６の実施例の予測フィルタ１４では、（２）式で示される０次型予測式に基づいて信号波形の予測を行っている。この場合、図３の１次型予測式に基づく予測や、さらに高次の予測式に基づく予測で得られる精度が必要ない場合、図６の実施例を採用して予測フィルタ１４の構成を簡素化することができる。
【００４２】
次に、図１に示すノイズキャンセラの変形例について説明する。図７は、本実施形態の変形例としてのノイズキャンセラの概略構成を示すブロック図である。図７に示されるように、本変形例は、図１と比べるとノイズキャンセラの構成を簡素化することができる点で有用である。
【００４３】
図７に示すノイズキャンセラは、ノイズ検出部１１と、第１ホールド部１２と、予測フィルタ１４と、スイッチ１８とを備えている。このうち、ノイズ検出部１１と、第１ホールド部１２と、予測フィルタ１４については、図１の場合と同様の動作及び機能となるが、図７の構成においては、図１の加算器１３、第２ホールド部１５、減算器１６などは含まれていない。
【００４４】
図７の構成において、ノイズキャンセラへの入力信号に対し、ノイズ検出部１１によりノイズ成分を検出してホールド信号Ｓｈを出力し、第１ホールド部１２により上述したサンプル値ｙｈを出力する。また、予測フィルタ１４は、スイッチ１８の出力に対してフィルタ演算を施し、上記の予測値＜ｙ１＞を順次求めて予測信号として出力する。一方、スイッチ１８は、ホールド信号Ｓｈに基づいて、第１ホールド部１２及び予測フィルタ１４の各出力側の接続を切り換え制御し、このスイッチ１８の出力がノイズキャンセラの出力信号となる。
【００４５】
そして、通常時には第１ホールド部１２から出力されるサンプル値ｙｈが出力されるように切り換え、ノイズ検出部１１にて外来ノイズが検出されているときには予測フィルタ１４の予測値＜ｙ１＞が出力されるように切り換える。すると、図２に示す信号波形において、サンプル値ｙｈがホールドされる時間ｔの部分を予測信号により置き換えることになり、ノイズキャンセラの入力信号から外来ノイズが除去された出力信号を生成することができる。
【００４６】
このように、図７に示す変形例では、図１の構成に比べてより簡単な構成で、ノイズキャンセラとして機能することがわかる。ただし、図１の場合、予測フィルタ１４で求めた予測値＜ｙ１＞に予測誤差成分が重畳される場合であっても、この誤差は第２ホールド部１５と減算器１６の作用によりキャンセルできるのに対し、図７の構成では、予測値＜ｙ１＞の誤差成分が出力信号に重畳されることになる。よって、より高精度な演算を行う場合には、図１の構成を用いることが望ましい。
【００４７】
さらに、図１及び図７の実施例のいずれについても、ノイズ成分が補正される信号が予測フィルタ１４に入力されるようになっている。これにより、ノイズ成分が予測フィルタ１４における予測に対して与える影響を小さくすることができる。
【００４８】
以上説明した各実施形態においては、本発明に係るノイズキャンセラを、ＦＭチューナに対し適用した場合を説明したが、これに限られず、入力信号に含まれるノイズを除去する構成を具備する各種の装置に対し広く本発明を適用することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、入力信号におけるノイズ成分の存在期間を判別し、失われた信号部分を補正するようにしたので、ノイズ成分を除去する一方で本来の信号成分が失われないようにし、良好な信号品質を保つことが可能なノイズキャンセラを実現可能することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るノイズキャンセラの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１のノイズキャンセラ各部の信号波形の一例であって外来ノイズが存在するタイミングにおける信号波形を示す図である。
【図３】予測フィルタの構成を示すブロック図である。
【図４】予測フィルタの周波数特性を示す図である。
【図５】予測フィルタ各部の波形の一例として、パルス状の外来ノイズが発生した状況を示す図である。
【図６】予測フィルタの他の実施例を示すブロック図である。
【図７】本実施形態の変形例としてのノイズキャンセラの概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１…ノイズ検出部
１２…第１ホールド部
１３…加算器
１４…予測フィルタ
１５…第２ホールド部
１６…減算器
１７、１８…スイッチ
１０１〜１２４…遅延素子
１２５、１２６…係数器
１２７…減算器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to a technical field of a noise canceller that removes a noise component from an input signal, and particularly relates to a noise canceller for suppressing a noise component such as an FM tuner.
[0002]
[Prior art]
In recent years, FM tuners that receive FM broadcast waves and perform demodulation processing are often used mounted on mobile bodies. For example, an in-vehicle FM tuner is more susceptible to pulsed external noise such as ignition noise generated in the vehicle than a general FM tuner. For this reason, it is desirable that an in-vehicle FM tuner is provided with a noise canceller that removes noise components caused by the external noise from the detection signal in order to prevent the voice quality from being deteriorated by the external noise.
[0003]
In this way, in order to remove the noise component from the FM reception signal, the noise component included in the detection signal or the like is detected in the process of processing the FM reception signal, and the FM reception signal is held in the period in which the noise component exists. A configuration is generally used. According to such a configuration, when a noise component is generated at the time of FM reception, the signal level is fixed at the generation start timing, and when the noise disappears, the original state is restored again. The influence of noise in the detection signal and the like transmitted to the circuit can be reduced.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the noise canceller configured as described above, the FM reception signal is held in a period in which the noise component is generated during FM reception, so that a necessary audio signal component is also removed together with the noise component. For example, when pulsed external noise such as ignition noise is generated during FM reception by an in-vehicle FM tuner, the audio signal component for a period corresponding to the pulse width of the external noise is lost. As a result, there is a problem that the distortion rate of the audio signal output after the demodulation process is deteriorated.
[0005]
Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and even in the situation where pulsed external noise is added to the input signal, the original audio signal component is not lost while removing the noise component. An object of the present invention is to provide a noise canceller capable of maintaining good voice quality.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problem, the noise canceller according to claim 1 is a noise canceller that removes a noise component included in an input signal, detects the noise component included in the input signal, and an existence period of the noise component. Noise detecting means for determining the input signal, the first holding means for passing the input signal in a normal state and setting the input signal in the hold state during the presence period of the noise component, and the input signal in the hold state. Correcting means for adding and outputting a correction signal for correcting a signal portion lost in the presence period of the noise component;Holds a plurality of sample values obtained by sampling the output signal of the correction means at a sampling frequency that is n times (n; an integer greater than or equal to 2) the frequency of the pilot signal included in the input signal and twice or more the bandwidth of the input signal. Based on outputs of m delay elements (m; an integer of 1 or more) corresponding to an integral multiple of the period of the pilot signal among the plurality of delay elements. TheA prediction filter that sequentially obtains a prediction value of the input signal and outputs the prediction signal as a prediction signal; second holding means for generating a prediction hold signal while holding the prediction signal in a hold state during the presence period of the noise component; and the prediction signal Correction signal generating means for generating the correction signal by subtracting the predicted hold signal from the correction hold signal.
[0007]
  According to the present invention, a noise component included in an input signal to the noise canceller is detected, and its existence period is determined. Then, the input signal is placed in the hold state in the presence period of the noise component, and calculation is performed so that the input signal is predicted by the prediction filter. On the other hand, the prediction signal is placed in the hold state in the presence period of the noise component to generate the prediction hold signal, and a correction signal is generated by subtracting the prediction hold signal from the prediction signal. By outputting this correction signal in addition to the input signal in the hold state, it is possible to remove the noise in the presence period of the noise component and to recover the lost signal portion. Therefore, the signal component lost when the noise component is removed can be recovered using the prediction signal, and good signal quality can be maintained without deteriorating the distortion rate of the audio signal or the like.
  Also, sample values are input to the prediction filter, and the sample values are sequentially held while being delayed by the sampling interval at each stage of the cascaded delay elements. Then, the sampling frequency is set to n times the frequency of the pilot signal, and a predicted value of the input signal is obtained based on outputs of m delay elements corresponding to an integral multiple of the pilot signal period among the plurality of delay elements. . Since noise removal in the noise canceller is performed using the prediction value obtained in this manner, desired prediction accuracy can be ensured.
[0008]
  The noise canceller according to claim 2 is a noise canceller that removes a noise component included in an input signal, detects a noise component included in the input signal, and determines a presence period of the noise component;For holding a plurality of sample values obtained by sampling the input signal at a sampling frequency that is n times (n; an integer greater than or equal to 2) the frequency of the pilot signal included in the input signal and twice or more the bandwidth of the input signal A plurality of delay elements connected in cascade, and based on outputs of m (m; an integer of 1 or more) delay elements corresponding to an integer multiple of the period of the pilot signal among the plurality of delay elements;A prediction filter that sequentially obtains a prediction value of the input signal and outputs it as a prediction signal; and outputs by performing switching control so that the input signal is normally passed and the prediction signal is allowed to pass during the presence period of the noise component Switching means.
[0009]
  According to the present invention, a noise component included in an input signal to the noise canceller is detected, and its existence period is determined. Then, the input signal is placed in the hold state in the presence period of the noise component, and calculation is performed so that the input signal is predicted by the prediction filter. On the other hand, the predicted signal can be used in place of the input signal in the presence period of the noise component by controlling the path so that the input signal is normally passed and the predicted signal is passed in the presence period of the noise component. Therefore, the signal component lost when the noise component is removed can be recovered using the prediction signal, and the distortion rate of the audio signal or the like can be improved with a simple configuration.
  Also, sample values are input to the prediction filter, and the sample values are sequentially held while being delayed by the sampling interval at each stage of the cascaded delay elements. Then, the sampling frequency is set to n times the frequency of the pilot signal, and a predicted value of the input signal is obtained based on outputs of m delay elements corresponding to an integral multiple of the pilot signal period among the plurality of delay elements. . Since noise removal in the noise canceller is performed using the prediction value obtained in this manner, desired prediction accuracy can be ensured.
[0010]
  The noise canceller according to claim 3 is the noise canceller according to claim 1 or 2,The prediction filter is connected to the n-th and 2n-th delay elements from the input of the prediction filter among the plurality of delay elements, and a plurality of coefficient units that output the output of each delay element by a predetermined multiple, A subtractor for subtracting the output of the coefficient unit connected to the 2nth delay element from the output of the coefficient unit connected to the nth delay element, wherein the prediction filter includes the subtraction Output the result of the operation as a prediction signalIt is characterized by that.
[0011]
  According to this invention, in addition to the operation of the above invention,Cascade connection Among the plurality of delay connections, the multipliers connected to the nth and 2nth delay elements respectively multiply the output of the delay elements by a predetermined number and output the result. Next, the output of the coefficient unit connected to the 2nth delay element is subtracted by the subtracter from the output of the coefficient unit connected to the nth delay element. Then, the calculation result of the subtracter is output from the prediction filter as a prediction signal.Obtained in this wayPredictive signalSince noise cancellation is performed using noise canceller, noise components with a wide pulse width can be accurately removed even when the sampling interval is short, and the prediction accuracy of pilot signals etc. can be kept good. Can do.
[0014]
  Claim4The noise canceller described in claim 1Any one of 1 to 3In the noise canceller described in (1), the input signal is an FM reception signal.
[0015]
  According to the invention, the claimsAny one of 1 to 3In addition to the operation of the invention described in the above, the noise canceller used for FM reception realizes a suitable configuration for removing the pulse-like noise component. For example, ignition noise generated in an in-vehicle FM tuner is reduced. It can be removed accurately.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a case where the present invention is applied to a noise canceller for removing external noise in a digital FM tuner capable of receiving FM broadcast will be described.
[0017]
The configuration and operation of the noise canceller according to this embodiment will be described with reference to FIGS. Here, for example, in a vehicle-mounted digital FM tuner, a noise canceller for removing external noise such as ignition noise included in the FM reception signal will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the noise canceller according to the present embodiment, and FIG. 2 is an example of a signal waveform of each part of the noise canceller in FIG. 1 and shows a signal waveform at a timing when external noise exists. .
[0018]
As shown in FIG. 1, the noise canceller according to the present embodiment includes a noise detection unit 11, a first hold unit 12, an adder 13, a prediction filter 14, a second hold unit 15, a subtractor 16, And a switch 17. In such a configuration, the detection signal corresponding to the FM broadcast received by the digital FM tuner is digitized and then input to the noise canceller. After the external noise is removed by the noise canceller, it is output as an output signal to the subsequent audio circuit.
[0019]
In FIG. 1, a noise detector 11 detects a noise component included in an input signal to the noise canceller, and outputs a hold signal Sh at a timing when noise is present. For example, the noise detection unit 11 extracts a high-frequency component of the input signal by a high-pass filter, passes this through a rectifier circuit, generates a signal having a level corresponding to the noise component, and sets the signal to a predetermined reference level. This can be realized by a configuration for comparing the sizes.
[0020]
As shown in FIG. 2, consider a case where the input signal to the noise canceller has a signal waveform in which external noise N is superimposed on a slowly changing audio signal. In the noise detector 11, the hold signal Sh rises from the low level to the high level at the timing t0 when the external noise is generated in the input signal as shown in FIG. 2, and maintains the high level only for the period of the pulse width t in which the external noise exists. Is output.
[0021]
The first hold unit 12 obtains a sample value yh by setting the signal level when the external noise is detected based on the hold signal Sh to the hold state with respect to the input signal of the noise canceller. That is, as shown in FIG. 2, the first hold unit 12 passes the input signal as it is as the sample value yh at the normal time, while the signal level at the timing t0 when the hold signal Sh rises is changed to the sample value yh until the time t elapses. Keep holding as. Then, after the time t has elapsed, the original input signal is again passed from the first hold unit 12 as the sample value yh.
[0022]
The adder 13 adds the correction signal supplied via the switch 17 to the output signal of the first hold unit 12 and outputs the addition result to the prediction filter 14 as an output signal to the outside. That is, as shown in FIG. 2, when the output signal of the first hold unit 12 is in the hold state when the external noise is present, the original signal waveform is lost, so that the original signal waveform can be recovered by adding the correction signal. Can do. As a result, an output signal from which the component of the external noise N is removed from the input signal can be obtained. A specific method for generating the correction signal will be described later.
[0023]
The prediction filter 14 has a configuration of a digital filter that performs a filter operation on each sample value of the output signal of the adder 13, and sequentially obtains a prediction value <y1> based on the past sample values that have been delayed and outputs it as a prediction signal. Have a role to play. The prediction value <y1> obtained in the prediction filter 14 is supplied to the second hold unit 15 and the subtracter 16, respectively. In practice, the prediction signal based on the prediction value <y1> obtained by the prediction filter 14 has a signal waveform as shown in FIG. 2, but the specific configuration and operation of the prediction filter 14 will be described later.
[0024]
The second hold unit 15 sets the predicted value <y1> when the external noise is detected based on the hold signal Sh to the hold state with respect to the predicted value <y1> obtained by the prediction filter 14, and sets the predicted hold value. <Yh> is obtained. That is, as shown in FIG. 2, the second hold unit 15 passes the normal predicted value <y1> as it is, while the time t has passed the level of the predicted value <y1> at the timing t0 when the hold signal Sh rises. Until the predicted hold value <yh>. Then, after the time t has elapsed, the second hold unit 15 returns to the original state and passes the predicted value <y1> as it is.
[0025]
The subtracter 16 subtracts the predicted hold value <yh> of the second hold unit 15 from the predicted value <y1> of the prediction filter 14 and outputs the subtraction result to the switch 17 as a correction signal. As shown in FIG. 2, since the predicted hold value <yh> coincides with the predicted value <y1> at the normal time, the output of the subtracter 16 becomes zero. On the other hand, when the second hold unit 15 is in the hold state in the presence of external noise, the subtracter 16 subtracts the predicted hold value <yh> from the predicted value <y1>, thereby changing the amount of change that the subsequent predicted signal has. Will be output. In this way, the difference between the prediction value <y1> and the prediction hold value <yh> is taken to reduce the influence of the prediction error generated by the prediction filter 14.
[0026]
The switch 17 switches and controls the connection between the output side of the subtracter 16 and the input side of the adder 13 based on the hold signal Sh. When the external noise is detected by the noise detection unit 11, the switch 17 On the other hand, a correction signal is supplied. Then, in the adder 13, a correction signal having a signal waveform as shown in FIG. 2 is added to the portion of time t when the sample value yh is held. As a result, the signal portion lost at the time t portion of the sample value y1 is compensated, and an output signal having a signal waveform in which external noise is removed from the input signal of the noise canceller can be generated.
[0027]
Next, the configuration of the prediction filter 14 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the prediction filter 14 of this embodiment includes 24 delay elements 101 to 124 (shown as D in the figure), coefficient multipliers 125 and 126, and a subtractor 127. Yes. Note that, although not shown in FIG. 3, a 228 kHz clock corresponding to the sampling frequency is supplied to each component of the prediction filter 14.
[0028]
In the above configuration, the sample value y1 as an input signal to the prediction filter 14 is input to the first delay element 101. The delay element 101 holds a delay time of 4.38 μsec corresponding to one clock period (sampling interval), and then outputs the delayed sample value y0 to the delay element 102 in the subsequent stage. Similarly, the delay element 102 outputs the sample value y_1 delayed by two clocks, and the delay elements 103 to 124 thereafter sequentially accumulate the delay times and sequentially transmit the sample values y_2 to y_23 while shifting. I will do it. In addition, these delay elements 101-124 can be comprised by using D flip-flop, for example.
[0029]
Next, the coefficient unit 125 is connected to the 12th delay element 112 among the 24 delay elements 101 to 124, and the sample value y_11 that is the output signal of the delay element 112 is input to the coefficient unit 125. In this case, the sample value y_11 is input to the coefficient unit 125 via the twelve delay units 101 to 112 connected in multiple stages. Therefore, the total delay time is 52.63 μsec (12 × 4.38 μsec), and the reciprocal of the total delay time corresponds to 19 kHz. The coefficient unit 125 multiplies the input sample value y-11 by a predetermined number (× 2) and outputs the result to the subtractor 127.
[0030]
Also, a coefficient unit 126 is connected to the last delay element 124 among the 24 delay elements 101 to 124, and a sample value y-23 that is an output signal of the delay element 124 is input to the coefficient unit 126. In this case, the sample value y_23 is input to the coefficient unit 126 through 24 delay units 101 to 124 connected in multiple stages. Therefore, the total delay time when the position of the coefficient unit 125 is used as a reference is also 52.63 μsec, and the reciprocal of the total delay time coincides with 19 kHz. The coefficient unit 126 multiplies the input sample value y_23 by a predetermined number (× 1) and outputs it to the subtractor 127.
[0031]
Thus, the intervals between the coefficient units 125 and 126 with respect to the head of the prediction filter 14 are arranged 52.63 μsec apart on the time axis. The subtractor 127 subtracts the output value of the coefficient unit 126 from the output value of the coefficient unit 125 and outputs the result as a predicted value <y1> in the prediction filter 14. Here, the predicted value <y1> obtained by the subtractor 127 is expressed by the following equation.
[0032]
<Y1> = 2y_11-y_23 (1)
Thus, in the prediction filter 14 of the present embodiment, the signal waveform is predicted based on the primary prediction formula expressed by the formula (1). Although two coefficient units 125 and 126 are used in FIG. 3, the number of coefficient units may be increased to perform prediction based on a higher-order prediction formula, or zero-order type prediction as described later. Prediction may be performed based on the formula. However, as shown in FIG. 2, since it is necessary to arrange 12 delay units between the coefficient units, the higher the order of the prediction formula, the more complicated the configuration.
[0033]
Next, the characteristics and operation of the prediction filter 14 configured as shown in FIG. 3 will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a diagram illustrating the frequency characteristics of the prediction filter 14. In FIG. 4, a change in the prediction error amount corresponding to the frequency in the frequency band assumed as the FM detection signal is shown in a graph. That is, the closer the characteristic of FIG. 4 is to 0 dB, the smaller the prediction error amount in the prediction filter 14 and the better the prediction accuracy.
[0034]
As shown in FIG. 4, the prediction error amount of the prediction filter 14 decreases in the low frequency region where the audio signal is distributed, but the prediction error amount gradually increases as the frequency increases. On the other hand, in a higher frequency region, the prediction error amount suddenly becomes 0 dB at 19 kHz which is the frequency of the pilot signal. Similarly, the prediction error amount becomes 0 dB even at 38 kHz which is the frequency of the subcarrier. After that, the prediction error amount is 0 dB at a frequency that is an integral multiple of 19 kHz. As described above, this is based on the general characteristic of the digital filter when the reciprocal of the delay time by the 12 delay elements in the prediction filter 14 is 19 kHz. By providing the prediction filter 14 with such a frequency relationship, when the prediction filter 14 is operated at the time of FM reception, it is possible to sufficiently suppress prediction errors for highly important pilot signals and subcarriers in the demodulation operation.
[0035]
Next, FIG. 5 is a diagram illustrating a situation where pulsed external noise occurs as an example of the waveform of each part of the prediction filter 14. 5, in the prediction filter 14, the signal waveform of the sample value y1 before being delayed, the signal waveform of the sample value y_11 in the delay unit 112, the signal waveform of the sample value y_23 in the delay unit 124, and the subtractor 127. And the signal waveform of the predicted value <y1> in FIG. In the noise canceller shown in FIG. 1, the noise of the sample value input to the prediction filter 14 is removed, but here, noise is added to the sample value y1 input to the prediction filter 14 for explanation of the operation. The case where it is in the state which was made is demonstrated.
[0036]
In FIG. 4, the input signal to the prediction filter 14 changes in a pattern as shown in the signal waveform of the sample value y1, and suddenly pulsed external noise is superimposed at the timing t1, and the waveform is disturbed by a predetermined pulse width. become. For example, in the case of vehicle ignition noise, it generally has a pulse width of about 30 to 50 μsec. On the other hand, the signal waveform of the sample value y_11 has a similar pattern with a delay of 12 clocks with respect to the signal waveform of the sample value y1. Therefore, in the signal waveform of the sample value y1, the pulse-like external noise appears when the delay time T (= 52.63 μsec) has elapsed from the timing t1. In addition, the signal waveform of the sample value y_23 has a similar pattern with a delay of 12 clocks with respect to the signal waveform of the sample value y_11. Therefore, in the signal waveform of the sample value y1, the pulse-shaped external noise appears when the delay time 2T elapses from the timing t1.
[0037]
The predicted value <y1> output from the subtractor 127 is a result of performing an operation based on the above equation (1) on the two signals of the sample value y_11 and the sample value y_23. This predicted value <y1> is obtained by predicting the input signal in the prediction filter 14 using a primary type prediction formula, and ideally substantially matches the signal waveform of the sample value y1 in FIG. When external noise on the pulse appears in the signal waveform, the waveform pattern is disturbed at a timing different from the sample value y1. On the other hand, when the external noise appears in the input signal, the signal waveform of the predicted value <y1> is not disturbed, so that the predicted value <y1> is passed instead of the input signal at a predetermined timing as described above. As described above, by controlling the switching of the switch 17, the predicted value <y1> can be used instead of the original input signal.
[0038]
By using the predicted value <y1> at the timing when the external noise is generated in this way, the effect of noise removal by the noise canceller of FIG. 1 is realized. Here, in the present embodiment, since the delay time T is set to be somewhat longer than the pulse width assumed as external noise, the noise can be appropriately removed using the predicted value <y1>. That is, as can be seen from FIG. 5, when the delay time T is short, the waveform pattern based on the external noise overlaps with each other in the timing in the waveform of the input signal and the signal waveform of the predicted value <y1>. Noise removal due to is insufficient. As described above, by setting 52.63 μsec corresponding to 12 clocks as the delay time, the range of the pulse width that the ignition noise normally has is covered, and the noise component is reliably removed.
[0039]
Next, another embodiment of the prediction filter 14 will be described with reference to FIG. The prediction filter 14 in FIG. 3 has a configuration corresponding to the first-order prediction formula, whereas the prediction filter 14 shown in FIG. 6 has a configuration corresponding to the zero-order prediction formula. As shown in FIG. 6, the prediction filter 14 according to this embodiment includes 12 delay elements 101 to 112. It is assumed that a clock of 228 kHz corresponding to the sampling frequency is supplied to the delay elements 101 to 112 of the prediction filter 14 as in the case of FIG.
[0040]
The configuration of FIG. 6 does not include the coefficient units 125 and 126 and the subtractor 127 in the configuration of FIG. On the other hand, the sample value y1 input to the first delay element 101 is sequentially transmitted to the subsequent delay elements 102 to 112 as in the case of FIG. 3, and the sample value y_11 from the last delay element 112 is output. The And this sample value y_11 becomes the predicted value <y1> as it is. That is, the predicted value <y1> is expressed by the following equation.
[0041]
<Y1> = y_11 (2)
As described above, in the prediction filter 14 of the embodiment of FIG. 6, the signal waveform is predicted based on the 0th-order type prediction formula shown by the formula (2). In this case, when the accuracy obtained by the prediction based on the primary prediction formula of FIG. 3 or the prediction based on the higher order prediction formula is not necessary, the configuration of the prediction filter 14 is simplified by adopting the embodiment of FIG. Can be
[0042]
Next, a modification of the noise canceller shown in FIG. 1 will be described. FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of a noise canceller as a modification of the present embodiment. As shown in FIG. 7, this modification is useful in that the configuration of the noise canceller can be simplified as compared with FIG. 1.
[0043]
The noise canceller shown in FIG. 7 includes a noise detection unit 11, a first hold unit 12, a prediction filter 14, and a switch 18. Among them, the noise detection unit 11, the first hold unit 12, and the prediction filter 14 have the same operations and functions as in FIG. 1, but in the configuration in FIG. 7, the adder 13 in FIG. The second hold unit 15 and the subtracter 16 are not included.
[0044]
In the configuration of FIG. 7, a noise component is detected by the noise detection unit 11 for the input signal to the noise canceller, the hold signal Sh is output, and the sample value yh described above is output by the first hold unit 12. Further, the prediction filter 14 performs a filter operation on the output of the switch 18, and sequentially obtains the prediction value <y1> and outputs it as a prediction signal. On the other hand, the switch 18 switches and controls connection on the output sides of the first hold unit 12 and the prediction filter 14 based on the hold signal Sh, and the output of the switch 18 becomes the output signal of the noise canceller.
[0045]
Then, during normal operation, the sample value yh output from the first hold unit 12 is switched to be output, and when the noise detection unit 11 detects external noise, the prediction value <y1> of the prediction filter 14 is output. Switch as follows. Then, in the signal waveform shown in FIG. 2, the portion of the time t during which the sample value yh is held is replaced with the prediction signal, and an output signal from which external noise has been removed from the input signal of the noise canceller can be generated.
[0046]
Thus, it can be seen that the modification shown in FIG. 7 functions as a noise canceller with a simpler configuration than the configuration of FIG. However, in the case of FIG. 1, even if a prediction error component is superimposed on the prediction value <y1> obtained by the prediction filter 14, this error can be canceled by the action of the second hold unit 15 and the subtracter 16. On the other hand, in the configuration of FIG. 7, the error component of the predicted value <y1> is superimposed on the output signal. Therefore, it is desirable to use the configuration shown in FIG.
[0047]
Further, in both the embodiments of FIGS. 1 and 7, a signal whose noise component is corrected is input to the prediction filter 14. Thereby, the influence which a noise component has with respect to the prediction in the prediction filter 14 can be made small.
[0048]
In each of the embodiments described above, the case where the noise canceller according to the present invention is applied to an FM tuner has been described. However, the present invention is not limited to this, and various apparatuses having a configuration for removing noise included in an input signal are described. However, the present invention can be widely applied.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the existence period of the noise component in the input signal is determined and the lost signal portion is corrected, the original signal component is lost while removing the noise component. Therefore, it is possible to realize a noise canceller that can maintain good signal quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a noise canceller according to an embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a signal waveform of each part of the noise canceller in FIG. 1 and a signal waveform at a timing when external noise exists.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a prediction filter.
FIG. 4 is a diagram illustrating frequency characteristics of a prediction filter.
FIG. 5 is a diagram illustrating a situation in which pulsed external noise is generated as an example of a waveform of each part of a prediction filter.
FIG. 6 is a block diagram illustrating another embodiment of the prediction filter.
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of a noise canceller as a modification of the present embodiment.
[Explanation of symbols]
11 ... Noise detector
12 ... 1st hold part
13 ... Adder
14 ... Prediction filter
15 ... 2nd hold part
16 ... subtractor
17, 18 ... switch
101-124 ... delay elements
125, 126 ... Coefficient unit
127 ... subtractor

Claims

A noise canceller that removes noise components contained in the input signal,
Noise detection means for detecting a noise component included in the input signal and determining an existence period of the noise component;
A first hold means for passing the input signal in a normal state and setting the input signal in a hold state during the presence period of the noise component;
Correction means for adding and outputting a correction signal for correcting a signal portion lost in the presence period of the noise component to the input signal in the hold state;
Holds a plurality of sample values obtained by sampling the output signal of the correction means at a sampling frequency that is n times (n; an integer greater than or equal to 2) the frequency of the pilot signal included in the input signal and twice or more the bandwidth of the input signal. Based on outputs of m delay elements (m; an integer of 1 or more) corresponding to an integral multiple of the period of the pilot signal among the plurality of delay elements. a prediction filter for outputting the successively determined prediction signal a predicted value of the input signal Te,
A second hold means for generating a predicted hold signal by placing the predicted signal in a hold state during the presence period of the noise component;
Correction signal generation means for generating the correction signal by subtracting the prediction hold signal from the prediction signal;
A noise canceller comprising:

A noise canceller that removes noise components contained in the input signal,
Noise detection means for detecting a noise component included in the input signal and determining an existence period of the noise component;
For holding a plurality of sample values obtained by sampling the input signal at a sampling frequency that is n times (n; an integer greater than or equal to 2) the frequency of the pilot signal included in the input signal and twice or more the bandwidth of the input signal A plurality of delay elements connected in cascade, and the input based on outputs of m delay elements (m; an integer greater than or equal to 1) corresponding to an integer multiple of the period of the pilot signal among the plurality of delay elements. A prediction filter that sequentially obtains a predicted value of a signal and outputs it as a predicted signal;
A switching means for performing the switching control so as to pass the input signal in a normal time and to pass the prediction signal during the existence period of the noise component; and
A noise canceller comprising:

The prediction filter is
Among the plurality of delay elements, a plurality of coefficient units connected to the n-th and 2n-th delay elements from the input of the prediction filter, and multiplying the output of each delay element by a predetermined value,
A subtractor for subtracting the output of the coefficient unit connected to the 2nth delay element from the output of the coefficient unit connected to the nth delay element;
The noise canceller according to claim 1 , wherein the prediction filter outputs a calculation result of the subtracter as a prediction signal .

The noise canceller according to claim 1, wherein the input signal is an FM reception signal.