JP6611057B2 - 受信信号処理装置、受信信号処理方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
図3に示すように、FM放送信号の周波数が、中心周波数±100000[Hz]〜±150000[Hz]の間に分布している。このうち、FM放送信号の信号振幅が、−20[dB]〜−60[dB]程度となる信号が、中心周波数±100000[Hz]程度の範囲に分布している。また、中心周波数から+4000[Hz]の箇所に、クロックノイズが混入されている。クロックノイズの信号振幅は、−10[dB]程度である。
図3に示すように、受信された信号には、デジタル信号処理を行う際に動作するクロック周波数に起因するクロックノイズが混入される場合がある。このようなクロックノイズはクロック周波数、あるいはクロック周波数の逓倍の周波数をもつ場合がある。
図4は、400[Hz]の正弦波トーン信号(音信号)が周波数変調された信号が受信された場合に、受信信号処理装置20により当該信号が復調された場合の復調信号(音信号)の周波数特性を示す。図4(a)は、受信された信号に、図3に示すクロックノイズが含まれていない場合、図4(b)は、受信された信号にクロックノイズが含まれている場合、をそれぞれ示す。図4(a)、(b)それぞれの横軸は周波数[Hz]、縦軸は信号振幅[dB]を示す。
図4(b)に示すように、送信側と同じ周波数の400[Hz]に復調信号のピークが確認されるものの、他の周波数においても復調信号のピークが確認される。400[Hz]をもつ復調信号の信号振幅は、−15[dB]程度である。400[Hz]以外の周波数をもつ復調信号で、信号振幅が−40[dB]程度であるものが少なくとも複数ある。この場合、復調信号のSINADは約25[dB]となり、人の知覚によって明確に認識されるノイズが復調信号に混入している。これでは、送信側で生成した400[Hz]の正弦波トーン信号が受信側で再生されていないことになる。
図5は、1000[Hz]の正弦波トーン信号(音信号)が周波数変調された信号が受信された場合に、受信信号処理装置20により当該信号が復調された場合の復調信号(音信号)の周波数特性を示す。図5(a)は、受信された信号に図3に示すクロックノイズが含まれていない場合、図5(b)は、受信された信号にクロックノイズが含まれている場合、をそれぞれ示す。図5(c)は、受信された信号にクロックノイズが含まれていたが、受信信号処理装置20が行う復調の過程においてクロックノイズを取り除いた場合を示す。図5(a)〜(c)それぞれの横軸は周波数[Hz]、縦軸は信号振幅[dB]を示す。
図5(c)に示すように、送信側と同じ周波数の1000[Hz]に復調信号のピークが確認されるものの、他の1000[Hz]の逓倍の周波数においてひずみが確認される。このように、ノッチフィルタによりクロックノイズに相当する周波数をもつ信号成分を低減させた場合でも、ノイズが復調信号に混入してしまう。これは、ノッチフィルタによりクロックノイズだけでなく、クロックノイズと同じ周波数をもつ変調信号が除去されてしまうためである。つまり、ノッチフィルタにより復調に必要な音信号の情報が除去されてしまう結果、復調した復調信号にひずみが発生してしまう。
図6は、実施形態に係るノイズ低減部23の構成を示す第1構成図である。
ノイズ低減部23の各構成要素のうち、符号に「−I」が付されているものは、I信号を、符号に「−Q」が付されているものは、Q信号をそれぞれ処理する構成要素である。符号の数値が同じで末尾に「−I」、または「−Q」が付されている構成要素は互いに同等の機能を有するため、以下では、末尾に「−I」が付されている構成要素のみ、その機能について説明し、末尾に「−Q」が付されている構成要素については、その機能の説明を省略する。また、符号の数値が同じで末尾に「−I」、または「−Q」が付されている構成要素を互いに区別しない場合には、単に符号の数値だけを記載する。例えば、遅延部235−I、235−Qを互いに区別しない場合には、単に、遅延部235と記載する。
加算器236−Qには、遅延部235−Qからの信号、および後述するノイズ特定部237が特定したノイズ成分を反転させた信号がそれぞれ入力される。加算器236−Qは、これら二つの信号を加算した信号、つまり直交復調後のQ信号に対しノイズ成分を減算した信号を出力する。
無音判定部238は、上述した無音の状態が所定の時間間隔(例えば、1[sec])継続した場合に、音信号が無音であると判定する。無音判定部238は、判定した判定結果をノイズ特定部237に出力する。
図7は、実施形態に係る受信信号処理装置20において受信された信号の周波数特性を示す第2図である。図7は、受信されたFM放送信号に含まれる音信号が無音である場合の、FM放送信号の周波数特性の一例を示す。図7の横軸は、周波数[Hz]、縦軸は信号振幅[dB]をそれぞれ示す。
図7に示すように、音信号が無音である場合のFM放送信号には、キャリア信号を示す中心周波数(図7において「Carier」と記載)をもつ正弦波、ステレオパイロット信号がもつ中心周波数±19[kHz]をもつ正弦波、サブキャリアを変調する際に用いられた基準信号がもつ中心周波数±(19×2)[kHz]をもつ正弦波のそれぞれが確認される。音信号が無音である場合には、このような周波数特性が定常的に確認される。
また、図7に示すように、音信号が無音である場合にも図3と同様なクロック周波数に起因するクロックノイズが、中心周波数から+4000[Hz]の箇所に確認される。これにより、音信号が無音である場合、FM放送信号から、キャリア信号、ステレオパイロット信号、および基準信号といった放送の制御信号がそれぞれもつ周波数成分を取り除いた後の信号が、クロックノイズであるということができる。
図8は、実施形態に係るノイズ低減部23の構成を示す第2構成図である。
図8に示すように、音信号が有音である場合、ノイズ低減部23では、ノイズ信号記憶部239に記憶させたI信号のノイズ成分がバンドパスフィルタ234−Iに入力される。また、音信号が有音である場合、ノイズ信号記憶部239に記憶させたQ信号のノイズ成分がバンドパスフィルタ234−Qに入力される。ノイズ信号記憶部239には、音信号が無音である場合に、適応フィルタ232−Iが特定したI信号のノイズ成分、および適応フィルタ232−Qが特定したQ信号のノイズ成分がそれぞれ記憶されている。
図9は、実施形態に係るノイズ低減部23が行う処理の流れを示すフローチャートである。
ノイズ低減部23は、放送信号を受信したと判定した場合(ステップS1、Yes)、放送信号に含まれる音信号が無音であるか否かを判定する(ステップS2)。
ノイズ低減部23は、音信号が無音であると判定した場合(ステップS2、Yes)、放送信号に含まれる所定の周波数成分を低減する(ステップS3)。
そして、ノイズ低減部23は、所定の周波数成分を低減した放送信号に含まれるノイズ成分を特定する(ステップS4)。
ノイズ低減部23は、特定したノイズ成分を記憶させる(ステップS5)。
ノイズ低減部23は、特定したノイズ成分に基づいて、放送信号に含まれるノイズ成分を低減する(ステップS6)。
図10は、実施形態に係る受信信号処理装置20において受信された信号を復調した信号の周波数特性を示す第3図である。
図10は、クラシック音楽から出力される音信号を周波数変調した信号が受信された場合に、受信信号処理装置20において当該信号が復調された場合の復調信号の周波数特性を示す。図10(a)は、受信された信号に、図3に示すクロックノイズが含まれていない場合、図10(b)は、受信された信号にクロックノイズが含まれている場合、図10(c)は、受信された信号にクロックノイズが含まれており、ノイズ低減部23によりクロックノイズを含むノイズ成分が低減された場合をそれぞれ示す。図10(a)〜(c)それぞれの横軸は時間[sec]、縦軸は周波数[Hz]を示す。
図10(a)に示すように、受信された信号にクロックノイズが含まれていない場合には、周波数4k[Hz]より高い周波数成分をもつ信号成分(例えば、楽器の音色等に相当する信号成分)の強弱が明確になっている。
一方、図10(b)に示すように、受信された信号にクロックノイズが含まれている場合には、周波数4k[Hz]より高い周波数成分をもつ信号成分の強弱が明確ではなく、周波数4k[Hz]より高い周波数をもつ信号が全体的に同程度の強度をもつ信号となっている。図10(b)の例では、周波数4k[Hz]より高い周波数成分に、クロックノイズが含まれていない場合と比較して、より多くのひずみ成分が含まれていると考えられる。
図10(c)に示すように、ノイズ低減部23によりノイズを低減させる処理を行わない場合には図10(b)に示すような多数のひずみが生じ得る信号であっても、当該処理を行ったことで、周波数4k[Hz]より高い周波数成分をもつ信号成分の強弱が明確となり、ひずみ成分の発生が抑制されていることが確認される。なお、実施形態のノイズを低減させる処理においては、処理を開始させてから実際にノイズ成分が低減されるまで所定の時間(例えば、0.15[sec]程度)が必要となる。このため、処理開始から所定の時間の間は、不要なノイズ成分に基づく雑音が出力されてしまう可能性がある。この対策として、例えば、送信側の音信号を周波数変調する際に、音の出だしの部分を所定の時間だけ強制的に無音とするようにしてもよい。一般に、音の出だしの部分を0.15[sec]程度の間、強制的に無音とした場合でも、当該無音とした部分が人の聴覚に違和感として認識されることはないと考えられる。
Claims (7)
- 受信信号に含まれる放送の音信号が有音であるか無音であるかを判定する判定部と、
前記判定部により前記音信号が無音であると判定された場合に、前記受信信号に含まれるノイズ成分を特定し、特定した前記ノイズ成分から前記放送の制御信号を低減させた信号を前記受信信号から除去する除去部と、
を備える受信信号処理装置。 - 受信信号に含まれる音信号が有音であるか無音であるかを判定する判定部と、
前記判定部により前記音信号が無音であると判定された場合に、前記受信信号に含まれるノイズ成分を特定し、特定した前記ノイズ成分から所定の正弦波成分を低減させた信号を前記受信信号から除去する除去部と、
を備える受信信号処理装置。 - 前記所定の正弦波成分は、少なくとも前記受信信号のキャリア信号に対応する正弦波成分である、
請求項2に記載の受信信号処理装置。 - 前記ノイズ成分に関する情報を記憶する記憶部と、
を更に備え、
前記除去部は、前記判定部により前記音信号が有音であると判定された場合、前記記憶部に記憶させた前記ノイズ成分に関する情報に基づいて、前記受信信号から前記ノイズ成分を除去する、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の受信信号処理装置。 - 前記受信信号は、FM変調方式により変調された受信信号である、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の受信信号処理装置。 - コンピュータが、
受信信号に含まれる音信号が有音であるか無音であるかを判定し、
前記音信号が無音であると判定した場合に、前記受信信号に含まれるノイズ成分を特定し、特定した前記ノイズ成分から所定の正弦波成分を低減させた信号を前記受信信号から除去する、
受信信号処理方法。 - コンピュータに、
受信信号に含まれる音信号が有音であるか無音であるかを判定させ、
前記音信号が無音であると判定された場合に、前記受信信号に含まれるノイズ成分を特定させ、特定させた前記ノイズ成分から所定の正弦波成分を低減させた信号を前記受信信号から除去させる、
プログラム。
Priority Applications (1)
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JP2017099250A JP6611057B2 (ja) | 2017-05-18 | 2017-05-18 | 受信信号処理装置、受信信号処理方法、及びプログラム |
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JP2018196027A JP2018196027A (ja) | 2018-12-06 |
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