JP4990394B2

JP4990394B2 - 点火ノイズ検出器を有する無線受信機及び方法

Info

Publication number: JP4990394B2
Application number: JP2010507515A
Authority: JP
Inventors: スー、ジェ
Original assignee: NXP USA Inc
Current assignee: NXP USA Inc
Priority date: 2007-05-10
Filing date: 2008-04-22
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2028-04-22
Also published as: WO2008140905A1; US7676204B2; JP2010527204A; US20080280582A1

Description

本開示は概して無線機に関し、特に、点火ノイズ検出器を有する無線受信機及び方法に関する。

自動車エンジンは、無線受信機によって拾われる可能性のある点火ノイズを発生する。点火ノイズは通常、広帯域スパイクの形状であり、この広帯域スパイクは、無線スピーカを通じて可聴な可聴効果を引き起こす。この点火ノイズの影響を低減するために、ノイズブランカー（noise blanker ）が無線機に設けられる。受信ＲＦ（無線周波数）信号が比較的強い場合、点火ノイズの影響は無視することができる。

通常、ノイズブランカーは実際には、音声信号の音声品質または再現性に悪影響を与える。従って、ノイズブランカーは、生じる悪影響がノイズスパイクの除去必要性によって相殺されるときにのみ動作させるのがよい。ノイズ検出器を使用してノイズを検出し、ノイズが検出されるときに、ノイズブランカーを有効にする。

点火ノイズは、約１０ＫＨｚ（キロヘルツ）〜約３０ＫＨｚの周波数帯（超音波帯）において比較的大きいエネルギーを持つ。従って、この周波数帯をモニタリングして点火ノイズ検出を行なうことで、検出された点火ノイズを、ノイズブランカーを使用して除去することができる。しかしながら、隣接干渉、マルチパスエコーなどのような望ましくない無線チャネルの影響がＡＭノイズブランカーの性能に影響を与える。望ましくない無線チャネルの影響によって誤検出の問題が生じ得る。点火ノイズの誤検出指示により、ノイズが発生していないときにもノイズブランカーが有効になる。例えば、周波数差が約１０ＫＨｚまたは２０ＫＨｚ以内である強い隣接ＡＭ局が存在する場合、隣接エネルギーが点火ノイズ検出器に干渉し、ノイズ検出器がノイズブランカーを有効にすることにより、音声信号を不必要に歪ませてしまう。

従って、音声信号の再現性に無用に影響を及ぼすことなく点火ノイズスパイクを除去する無線受信機を実現することが望ましい。

例示する実施形態の一つの態様では、ＡＭ受信機は、ＡＭ復調器と、帯域通過フィルタと、移動平均フィルタと、高域通過フィルタと、平均化フィルタと、加算器と、比較器とを備える。ＡＭ復調器は、ＡＭ復調器に接続されたアンテナで受信するＡＭ信号を復調する。帯域通過フィルタは、復調信号を受信し、帯域通過フィルタ処理済み信号を生成する。移動平均フィルタは、帯域通過フィルタ処理済み信号を受信し、移動平均化信号を生成する。高域通過フィルタは、移動平均化信号を受信し、高域通過フィルタ処理済み信号を生成する。平均化フィルタは、高域通過フィルタ処理済み信号を受信し、平均化信号を生成する。加算器は、平均化信号及び高域通過フィルタ処理済み信号を受信し、平均化信号と高域通過フィルタ処理済み信号との差分信号を生成する。比較器は、差分信号と閾値との比較に基づいてノイズブランキング信号を生成する。

別の態様では、ＡＭ受信機は、復調信号を受信して帯域通過フィルタ処理済み信号を生成する手段と、帯域通過フィルタ処理済み信号を受信して移動平均化信号を生成する手段と、移動平均化信号を受信して高域通過フィルタ処理済み信号を生成する手段であって、移動平均化信号の生成は、隣接局信号に対応する周波数の少なくとも一つの周期に亘る帯域通過フィルタ処理済み信号の平均を生成することを含む、前記移動平均化信号を受信して高域通過フィルタ処理済み信号を生成する手段と、高域通過フィルタ処理済み信号を受信して平均化信号を生成する手段と、平均化信号及び高域通過フィルタ処理済み信号を受信して平均化信号と高域通過フィルタ処理済み信号との差分信号を生成する手段と、差分信号と閾値との比較に基づいてノイズブランキング信号を生成する手段とを備える。

更に別の態様では、ノイズブランキング信号を生成する方法は、ＡＭ信号を復調して復調信号を生成すること、復調信号を受信して帯域通過フィルタ処理済み信号を生成すること、帯域通過フィルタ処理済み信号を受信して移動平均化信号を生成すること、移動平均化信号を受信して高域通過フィルタ処理済み信号を生成すること、高域通過フィルタ処理済み信号を受信して平均化信号を生成すること、平均化信号及び高域通過フィルタ処理済み信号を受信して平均化信号と高域通過フィルタ処理済み信号との差分信号を生成すること、差分信号と閾値との比較に基づいてノイズブランキング信号を生成することを備える。

本発明は例示によって説明される。本発明は添付の図によって制限されない。これらの図では、同様の参照記号は同様の構成要素を指す。これらの図における構成要素は、図を簡単かつ明瞭にする目的で示され、寸法通りには描かれていない。

一つの実施形態によるＡＭ無線受信機を示している。図１のＡＭ無線受信機の種々の信号を示している。

図１は、一つの実施形態によるＡＭ無線受信機１０を示す。ＡＭ無線受信機１０は、アンテナ１２、ミキサ１４、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１６、復調器１８，３２、ノイズ検出器２０、隣接局抑制部３０、及びノイズブランカー２８を含む。ノイズ検出器２０は、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）２１、移動平均フィルタ２３、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）２５、平均化フィルタ２２、加算器２４、及び比較器２６を含む。ＡＭ受信機１０は音声信号経路を有し、音声信号経路は、隣接局抑制部３０と、ＡＭ復調器３２と、ノイズブランカー２８とを含む。ノイズ検出経路は、音声信号経路とは異なり、ＡＭ復調器１８及びノイズ検出器２０を含む。ノイズ検出器２０は例示する実施形態では、ソフトウェアとしてデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）内で実行されることに注目されたい。他の実施形態では、ノイズ検出器２０はハードウェアとして実装することもできるし、またはハードウェア及びソフトウェアの組み合わせとして実装することもできる。一つの実施形態では、ＡＭ無線受信機１０は自動車（図示せず）に搭載される。

アンテナ１２は、ミキサ１４の第１入力に接続される。ミキサ１４は、局部発振器信号を受信する第２入力と、Ａ／Ｄ変換器１６の入力に接続される出力とを有する。Ａ／Ｄ変換器１６は、ＡＭ復調器１８及び隣接局抑制部３０の入力に接続される出力を有する。なお、他の実施形態では、２以上のアンテナをミキサ１４に接続することもできる。また、他の実施形態において、アンテナ１２とミキサ１４との間にスイッチ（図示せず）を接続することもできる。隣接局抑制部３０は、ＡＭ復調器３２の入力に接続される出力を有する。ＡＭ復調器３２は、ノイズブランカー２８の入力に接続される出力を有する。ＡＭ復調器１８は、ノイズ検出器２０の入力に接続される出力を有する。

ノイズ検出器２０において、ＢＰＦ２１は、ＡＭ復調器１８の出力に接続される入力と、帯域通過フィルタ処理済み信号（図中、帯域通過フィルタ処理済み信号２７）を供給する出力とを有する。移動平均フィルタ２３は、ＢＰＦ２１の出力に接続される入力と、移動平均化信号２９を供給する出力とを有する。高域通過フィルタ２５は、移動平均フィルタ２３の出力に接続される入力と、高域通過フィルタ処理済み信号（図中、高域通過フィルタ処理済み信号３１）を供給する出力とを有する。平均化フィルタ２２は、ＨＰＦ２５の出力に接続される入力と、平均化信号（図中、平均化信号３３）を供給する出力とを有する。加算器２４は、ＨＰＦ２５の出力に接続される正入力と、平均化フィルタ２２の出力に接続される負入力と、差分信号３５を供給する出力とを有する。比較器２６は、加算器２４の出力に接続される正入力と、閾値信号を受信する負入力と、ノイズブランカー２８の制御入力に接続される出力とを有する。

概して、ノイズ検出器２０は、比較的強い隣接局信号が存在している中で音声信号内の点火ノイズを検出する。ここで、強い隣接局とは、選択されている局（tuned station ）との周波数差が約１０ＫＨｚまたは２０ＫＨｚ以内の周波数を用いている隣接局をいう。概して、点火ノイズは、ガソリン駆動内燃機関の動作に伴い発生する。ノイズ検出器２０は、ＢＰＦ２１、移動平均フィルタ２３、ＨＰＦ２５、平均化フィルタ２２、加算器２４、及び比較器２６を使用して点火ノイズを検出する。帯域通過フィルタ２１は、ノイズ検出信号経路から選択音声信号を除去するために使用される。次いで、点火ノイズ及び隣接局の音声情報が信号内に残っている状態で、隣接局からの１０ＫＨｚまたは２０ＫＨｚだけ離れた周波数を除去するために移動平均フィルタ２３が使用される。高域通過フィルタ２５は、点火ノイズを「尖鋭にする」ために使用される。次いで、この尖鋭化された信号が平均化され、その平均化信号が高域通過フィルタ処理済み信号から減算されて差分信号（図中、差分信号３５）が生成される。次いで、この差分信号３５が閾値と比較される。次いで、ノイズブランカー回路を制御するために比較器の出力が使用される。ノイズ検出器２０は、比較的強い隣接局信号が存在している中で、該隣接局信号による誤検出をほぼ引き起こすことなく点火ノイズスパイクを検出することができるという利点をもたらす。

更に詳細に説明すると、図２は、図１のＡＭ受信機１０の種々の信号を示しており、これらの信号は、例示する実施形態を理解するために有用である。ＡＭ受信機１０の動作について、図１及び図２の両方を参照しながら説明する。動作時、放送ＡＭ信号がアンテナ１２で受信される。このＡＭ信号は、ミキサ回路１４によって局部発振器信号と混合される。Ａ／Ｄ変換器１６は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。デジタルＡＭ信号は復調器１８に供給される。復調器１８は、復調信号（図中、復調信号１９）をノイズ検出器２０の帯域通過フィルタ２１の入力に供給する。図２に示すように、復調信号１９は、ＡＭ受信機１０をチューニングして該受信機で受信される復調音声信号と、１０ＫＨｚまたは２０ＫＨｚの周波数だけ離れた周波数の比較的強い隣接局信号と、自動車からの２つの点火ノイズスパイクとを含む。帯域通過フィルタ２１は、約１０ＫＨｚ〜約３０ＫＨｚの通過帯域を持つように設計される。帯域通過フィルタ２１は、図２に示すように、復調信号１９を受信して、信号（図中、帯域通過フィルタ処理済み信号２７）を供給する。図２では、帯域通過フィルタ２１は音声信号を除去することにより、帯域通過フィルタ処理済み信号２７の振幅をほぼ一定にしている。帯域通過フィルタ処理済み信号２７は、移動平均フィルタ２３の入力に供給される。移動平均フィルタ２３は、所定期間に亘る帯域通過フィルタ処理済み信号２７の平均振幅を表わす移動平均化信号２９（図２参照）を供給する。この所定期間は、１０ＫＨｚ周波数の周期に基づいて設定される。移動平均フィルタ２３の動作は、次式で表わすことができる。

ここで、ｘ_ｋ及びｙ_ｋはそれぞれ、移動平均フィルタ２３の入力及び出力であり、ｉ及びｋは、移動平均フィルタ２３で使用されるタイミングシーケンスを表わす。変数Ｍは、２Ｍ個のサンプルが、厳密に１０ＫＨｚ周波数の１周期を表わすように選択される。１０ＫＨｚの１周期を使用してＭを決定することにより、移動平均フィルタ２３は、周波数差が１０ＫＨｚである隣接局信号の１周期分の平均を供給する。同様にして、周波数差が２０ＫＨｚである隣接局信号については、移動平均フィルタ２３は、同じＭにより２周期分の平均を取る。移動平均フィルタ２３は、一定の出力信号を１０ＫＨｚ入力または２０ＫＨｚ入力に対応して持つことになる。移動平均化信号２９は高域通過フィルタ２５の入力に供給される。高域通過フィルタ２５は、高域通過フィルタ処理済み信号３１を加算器２４の正入力に、かつ平均化フィルタ２２の入力に供給する。例示する実施形態では、平均化フィルタ２２は従来の低域通過フィルタとして実装されており、平均化信号３３を加算器２４の負入力に供給する。この平均化信号３３を図２に示す。加算器２４は、高域通過フィルタ処理済み信号３１及び平均化信号３３の受信に応答して、差分信号３５を比較器２６の正（＋）入力に供給する。比較器２６は、閾値を負（−）入力で受信し、この閾値を差分信号３５と比較する。比較器２６の出力は、ノイズブランカー２８を有効化および無効化するために使用される。差分信号３５が閾値を上回る場合、ノイズ検出器２０は、点火ノイズを検出し、比較器２６は、出力信号を供給してノイズブランカー２８の動作を有効にする。差分信号３５が閾値を下回る場合、ノイズは検出されず、ノイズブランカー２８が無効化されることで、ノイズブランカーによって信号が無用に歪んでしまうことが防止される。

ノイズブランカー２８が有効化される場合、ノイズブランカー２８は点火ノイズスパイクを除去またはマスクし、ノイズスパイクが発生する間、音声信号の近似値を代用する。一つの実施形態では、ノイズブランカー２８は適応フィルタであり、適応フィルタによって、音声信号を近似する曲線が得られる。別の実施形態では、単純な直線を使用して音声信号を近似することができる。

次に、ノイズブランカー２８からのノイズ除去信号は、他のデジタル及び／又はアナログ回路に供給されて後続処理される。例えば、当該信号をアナログ信号に再変換してスピーカを駆動する。

以上の説明から、帯域通過フィルタと、移動平均フィルタと、高域通過フィルタと、平均化フィルタと、加算器と、比較器とを有するノイズ検出器が提供される。ノイズ検出器は、比較的強い隣接局が存在している中で、点火ノイズが発生していないときの点火ノイズの誤検出を生じることなく、点火ノイズを音声信号から除去する。

本明細書において説明されるアーキテクチャは単なる例示に過ぎず、実際には同じ機能を実現する多くの他のアーキテクチャを用いることができることが理解し得る。同じ機能を実現するあらゆる構造の構成要素を効果的に「関連付ける」ことにより、所望の機能を実現することができる。従って、本明細書において特定の機能を実現するために組み合わされるいずれの２つの構成要素も、互いに「関連付ける」ことにより、所望の機能を、アーキテクチャまたは中間構成要素にかかわらず実現することができる。同様に、このようにして関連付けたいずれの２つの構成要素も、所望の機能を実現するために、互いに「動作可能に接続される」または「動作可能に連結される」ものとして見なすこともできる。また、本明細書で使用される「接続」という用語は、直接的な結合、または機械的な結合に制限されるものではない。

本発明について本明細書では、特定の実施形態を参照しながら説明してきたが、種々の変形及び変更を、請求項に示す本発明の範囲から逸脱しない限り加えることができる。従って、本明細書及び図面は制限的な意味ではなく例示として捉えられるべきであり、全てのこのような変形は本発明の範囲に包含されるべきものである。特定の実施形態に関して本明細書において説明されるいずれの効果、利点、または問題解決法も、いずれかの請求項または全ての請求項の必須の、必要な、または基本的な特徴または要素であると解釈されるべきではない。

Claims

ＡＭ受信機であって、
アンテナに接続され、該アンテナで受信するＡＭ信号を復調するＡＭ復調器と、
復調信号を受信し、帯域通過フィルタ処理済み信号を生成する帯域通過フィルタと、
前記帯域通過フィルタ処理済み信号を受信し、移動平均化信号を生成する移動平均フィルタと、
前記移動平均化信号を受信し、高域通過フィルタ処理済み信号を生成する高域通過フィルタと、
前記高域通過フィルタ処理済み信号を受信し、平均化信号を生成する平均化フィルタと、
前記平均化信号及び前記高域通過フィルタ処理済み信号を受信し、前記平均化信号と前記高域通過フィルタ処理済み信号との差分信号を生成する加算器と、
前記差分信号と閾値との比較に基づいてノイズブランキング信号を生成する比較器と、
を備えるＡＭ受信機。
ＡＭ受信機であって、
ＡＭ信号を復調する手段と、
復調信号を受信して帯域通過フィルタ処理済み信号を生成する手段と、
前記帯域通過フィルタ処理済み信号を受信して移動平均化信号を生成する手段と、
前記移動平均化信号を受信して高域通過フィルタ処理済み信号を生成する手段であって、前記移動平均化信号の生成は、隣接局信号に対応する周波数の少なくとも一つの周期に亘る前記帯域通過フィルタ処理済み信号の平均を生成することを含む、前記移動平均化信号を受信して高域通過フィルタ処理済み信号を生成する手段と、
前記高域通過フィルタ処理済み信号を受信して平均化信号を生成する手段と、
前記平均化信号及び前記高域通過フィルタ処理済み信号を受信して前記平均化信号と前記高域通過フィルタ処理済み信号との差分信号を生成する手段と、
前記差分信号と閾値との比較に基づいてノイズブランキング信号を生成する手段と、
を備えるＡＭ受信機。
ノイズブランキング信号を生成する方法であって、
ＡＭ信号を復調して復調信号を生成すること、
前記復調信号を受信し、帯域通過フィルタ処理済み信号を生成すること、
前記帯域通過フィルタ処理済み信号を受信し、移動平均化信号を生成すること、
前記移動平均化信号を受信し、高域通過フィルタ処理済み信号を生成すること、
前記高域通過フィルタ処理済み信号を受信し、平均化信号を生成すること、
前記平均化信号及び前記高域通過フィルタ処理済み信号を受信し、前記平均化信号と前記高域通過フィルタ処理済み信号との差分信号を生成すること、
前記差分信号と閾値との比較に基づいて前記ノイズブランキング信号を生成すること、
を備える方法。