JPH0653851A - 入来信号内の雑音を識別かつ抑制するための方法および装置 - Google Patents

入来信号内の雑音を識別かつ抑制するための方法および装置

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JPH0653851A
JPH0653851A JP5115817A JP11581793A JPH0653851A JP H0653851 A JPH0653851 A JP H0653851A JP 5115817 A JP5115817 A JP 5115817A JP 11581793 A JP11581793 A JP 11581793A JP H0653851 A JPH0653851 A JP H0653851A
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JP5115817A
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Safdar M Asghar
サフダー・エム・アシャー
John G Bartkowiak
ジョン・ジィ・バートコウィアック
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Advanced Micro Devices Inc
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    • H03G3/34—Muting amplifier when no signal is present or when only weak signals are present, or caused by the presence of noise signals, e.g. squelch systems
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)
  • Dc Digital Transmission (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 入来信号内の雑音を識別かつ抑制するための
装置および方法を提供することである。 【構成】 装置は入来信号を処理してその平均差信号レ
ベルを表す第１の反復信号を発生する第１の信号処理装
置１２と、第１の反復信号を処理してその特定された局
面を表す第２の反復信号を発生する第２の信号処理装置
１４と、第２の反復信号の先のサンプルから第２の反復
信号に関する予測値を発生する予測装置１６と、第２の
反復信号と予測値との間のしきい値差を決定する論理装
置と、入来信号と論理出力とを受けるべく動作的に接続
される、信号をミューティングするためのミューティン
グ装置２０とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】無線電話システムで使用されるシステム
等のある型の通信システムにおいては、アナログ信号を
送ることで伝えられる情報は一連の符号化された情報表
現、一般的には高周波数での周波数シフトキーイング
（ＦＳＫ）により成立する一連の「１」と「０」の形式
で受信機により受信される。このような伝送は伝送路に
よる建物および他の物体などからの反射を受け、しばし
ば受信を妨害または歪ませ得る態様で他の受信信号に対
して時間遅延された無線周波数（ＲＦ）信号が受信機に
到来することがある。結果として、受信機の復調器（ま
たはデコーダ）は受信信号を誤って変換するかもしれ
ず、それによって不安定になりかつ干渉を生じさせ得
る。このような干渉はこのようなシステムのユーザーに
とってはポンと弾けるようなもしくはカチッという音ま
たは他の耳障りな雑音の形態で受取られる。
【０００２】遅延を有する期間回路を設けて干渉または
他の雑音を補償し、それにより受信信号の雑音成分を予
測しかつ雑音成分の複製近似値を発生し、かつ元の信号
からこの近似雑音成分を減算して入来信号内に受信され
た雑音をなくすことは通信産業においては一般的に行な
われている。しかしながら、無線電話および類似するシ
ステムに関して発行される工業の規格は、このようなシ
ステムには遅延を導入しないことを要求する。すなわち
システムはリアル・タイムのシステムとして一般的に知
られるものでなければならないというわけである。結果
的に、このようなシステムにおいて雑音をなくすための
解決策もまたリアル・タイムのものでなければならな
い。
【０００３】この発明は、入来信号内の雑音を素早く識
別しかつ抑制するように設計されたリアル・タイムの雑
音識別および抑制システムを提供し、かつ同システム
は、発明による装置が誤って真の音声に対しトリガした
場合でも受信した音声の理解が妨げられないような態様
でミューティングを行なうものである。
【０００４】
【発明の概要】この発明は入来信号内の雑音を識別かつ
抑制するための装置を含み、同装置は、入来信号を処理
して入来信号の平均信号レベルまたは信号強度を表す第
１の反復信号を発生するための第１の信号処理装置と、
第１の反復信号を処理して第１の反復信号の特定された
局面を表す第２の反復信号を発生するための第２の信号
処理装置と、第２の反復信号の複数の初期のサンプルか
ら第２の反復信号の予測値を発生するための予測装置
と、第２の反復信号と予測値との差を決定するための論
理装置を含み、同論理装置は差が予め定められたしきい
値を超えた場合には第１の値を有しかつ差が予め定めら
れたしきい値を超えない場合には第２の値を発生し、か
つ動作的に接続されて入来信号と論理信号を受ける、信
号をミューティングするためのミューティング装置とを
含み、同ミューティング装置は論理出力に応答して論理
出力が第１および第２の値のうちの１つである場合入来
信号をミューティングしかつ論理出力に応答して論理出
力が第１の値および第２の値のうちの他方のものである
場合には入来信号をミューティングしない。
【０００５】本願発明のさらなる局面は、入来信号内の
雑音を識別しかつ抑制するための方法を含み、同方法は
（１）入来信号の平均信号レベルまたは信号強度を表す
第１の反復信号を発生するステップと、（２）入来信号
に関し予想される最大信号レベルに関して正規化された
第１の反復信号を表す第２の反復信号を発生するステッ
プと、（３）第２の反復信号の複数の以前のサンプルか
ら第２の反復信号に関する予測値を発生するステップ
と、（４）第２の反復信号と予測値との間の差を決定す
るステップと、（５）差が予め定められたしきい値を超
える場合には第１の値を有しかつ差が予め定められたし
きい値を超えない場合には第２の値を有する制御信号を
発生するステップと、（６）動作的に接続されて入来信
号と制御信号を受けかつ制御信号に応答して制御信号が
第１および第２の値のうちの一方である場合には入来信
号をミューティングしかつ制御信号が第１および第２の
値の他方のものである場合には入来信号をミューティン
グしない、信号をミューティングするためのミューティ
ング装置を提供するステップとを含む。
【０００６】したがって、この発明の目的は入来信号内
の雑音を効果的かつ正確に識別ならびに区別してミュー
ティングする、入来信号内の雑音を識別かつ抑制するた
めの方法および装置を提供することである。
【０００７】この発明のさらなる目的および特徴につい
ては、この発明の好ましい実施例を示す添付の図面とと
もに考察する場合、明細書および特許請求の範囲により
より明らかとなることであろう。
【０００８】
【発明の説明】図１はこの発明の装置の代替的実施例を
示す模式ブロック図である。図１において、入来信号内
の雑音を識別かつ抑制するための装置１０は信号レベル
平均化装置１２と、対数変換および正規化装置１４と、
予測装置１６と、比較器装置１８と、ミューティング装
置２０とを含んで示される。
【０００９】図１０は無線電話システム内において利用
され得る（すなわち受話器と本体装置とを接続するコー
ドを有していない電話システムであって、本体装置が配
線または他の手段により電話信号を受けるべく構成され
ているもの）。このような無線電話システムにおいて、
信号レベル平均化装置１２の入力２２で受信された入力
音声は受信システムによる受信に先立って既に４ＫＨｚ
に帯域制限されている。この入力音声はたとえば記録機
等の他のシステム内の他の源から受信することが可能
で、かつ線形のフォーマットかまたはいくつかの圧縮ア
ルゴリズムのいずれかに従って圧縮された圧縮形式のい
ずれかである。圧縮形式〔たとえばパルス符号変調（Ｐ
ＣＭ），適応差動パルス符号変調（ＡＤＰＣＭ），差動
パルス符号変調（ＤＣＰＭ）等〕である音声は適切なそ
れぞれの符号化システムのための通常デコーダを通過し
かつその後線形のデータとして音声受信機内に導入され
る。雑音検出は受信信号がデコードされた後に発生する
のが好ましい。このような遅延が性能にとって決定的な
ものである場合には（または工業規格が遅延を除外して
いる場合）は、遅延を受信システム内に取入れる必要は
ない。しかしながら、少量の遅延が使用された場合に
は、信号の初めの雑音の多い通過を除去することが可能
となり、それにより性能が改善される。
【００１０】入来信号ｓは入力２２で信号レベル平均化
装置１２により信号デコーダ（図１では図示せず）の出
力から受信される。信号レベル平均化装置１２は以下の
関係に従い平均信号レベルδt を計算する。
【００１１】
【数１７】
【００１２】ここでδt ＝平均信号レベルであり、｜ｓ
i ｜＝入来信号ｓのｉ番目のサンプルの信号レベルの絶
対値であり、ｎ＝サンプルの数である。
【００１３】信号レベル平均化装置１２は８ＫＨｚのサ
ンプリング速度でｎ個のサンプルに関して入来信号ｓの
絶対値を平均化する。
【００１４】正常な音声の際には、信号レベル平均化装
置１２の出力はその出力が正確に予測され得るようにゆ
っくりと変化する。しかしながら、入来信号ｓに雑音が
多い場合には、平均信号レベルδt の予測において大き
な誤差が発生する。入来信号ｓにおけるこのような雑音
の存在はしたがって予測誤差の逆が予め定められたしき
い値レベルよりも小さい時は常に（または逆に予測誤差
が予め定められたしきい値レベルよりも大きい時は常
に）検出可能である。しきい値レベルの選択が装置１０
の性能に影響を与える、というのもこのしきい値が高く
設定されすぎると、装置１０は真の音声に対してもトリ
ガしかつしきい値があまり低く設定されると、雑音が見
過ごされる可能性があるからである。
【００１５】信号レベル平均化装置１２はその出力δt
を線２４を経由して対数変換および正規化装置１４に与
える。入来信号ｓは好ましくは信号レベル平均化装置１
２に入力される前に、デコーダにより線形のデータに変
換された周波数シフトキード（ＦＳＫ）信号の形態での
一連の「１」と「０」として受信される。
【００１６】対数変換および正規化装置１４は知られて
いる以下の関係に従い平均信号レベルδt の変換を行な
う。
【００１７】
【数１８】
【００１８】ここで、Ｓnorm＝最大信号レベルに対して
正規化された平均信号レベルであり、δt ＝平均信号レ
ベルであり、かつδmax ＝最大予測信号レベルである。
【００１９】こうして、対数変換および正規化装置１４
は装置１０により受信されることが予想される最大信号
レベルδmax に対して正規化された平均信号レベルδt
を表す量Ｓnorm（デシベル（ｄｂ）で表される）を出力
２６で与える。好ましくはδ max ＝８１９２である。
【００２０】式（１）および（２）の実行は好ましくは
２進算術システムにおける使用のために簡素化され除算
は計算上の便宜、効率および速度の観点から除かれるこ
とが望ましい。
【００２１】各入来信号のサンプルｓi は算術マスクが
１９ビットである以下に示すフォーマットに配列された
１６ビット２の補数である。
【００２２】
【表１】
【００２３】ここで「ｓは符号ビットでありかつ１５の
重み(magnitude) のビット「ビット１５−１」が存在す
る。
【００２４】式（１）は、信号レベルの「係数」もしく
は絶対値または各入来信号サンプルｓi の信号強度が算
出されかつ｜ｓi ｜の先の（ｎ−１）個のサンプルに加
算されることを要求する。ｎの値は好ましくは８に選択
される、というのも８が２の３乗でありかつしたがって
２進数系により容易に処理されるからである。８つのサ
ンプルがオーバーフローを伴わずに上に示した数フォー
マットで算術論理演算装置（ＡＬＵ）において蓄積され
ることが可能で、かつｎ＝８を収容する平均化フィルタ
ーが信号レベル平均化装置１２の要件を満たす上でよい
性能を発揮した。
【００２５】こうして、平均信号レベルδt が最終的に
蓄積されると、それは以下の蓄積されたフォーマットで
ＡＬＵ内に存在する。
【００２６】
【表２】
【００２７】式（２）を簡素化して以下に示す式（３）
の形式で２進システムを使用してより簡単な処理のため
の基２の対数フォーマットでＳnormを表現してもよい。
【００２８】
【数１９】
【００２９】δmax は好ましくは８１９２＝２13として
選択される、というのもこの例示的システムにおいては
８１９２が通常のデコーダ出力において予想される最大
信号レベルだからである。８１９２を超えるいかなる信
号も従ってオーバーロードされた信号（すなわち飽和し
た音声入力または雑音）として処理される。
【００３０】式（３）は特に除算を除いているため、装
置１０の動作を簡素化する。Ｋは無視してもよいスケー
ルファクタであり、Ｋ1 は予め記憶されてもよく、かつ
従って計算を必要としない定数である。上記の蓄積され
たフォーマットにおけるＡＬＵの最上位１６ビットが
（公知の回路ブロックとして入手可能である）ｌｏｇ2
ハードウェアに与えられ、ｌｏｇ2 ハードウェアの出力
は以下に示される１２ビットフォーマットに記憶された
１１ビットプラス暗示されたプラス符号（１２ビット）
の値である。
【００３１】
【表３】
【００３２】このｌｏｇ2 の値は符号が付けられた、４
ビットの指数であり、この４ビット指数が１６ビットの
値δt における最上位「１」の位置を表す７ビット仮数
パラメータである。
【００３３】予め記憶された定数Ｋ1 は対数変換および
正規化装置１４により信号レベル平均化装置１２の出力
δt より減算されて正規化された平均信号レベルＳnorm
を発生し得る。
【００３４】正規化された平均信号レベルＳnormは線２
８を経由して比較器装置１８の第１の入力２９に伝達さ
れ、かつ線３０を経由して予測装置１６の入力３２に伝
達される。
【００３５】正規化された平均信号レベルＳ＾
norm（注：＾は本来Ｓの上に位置する）の予測値は以下
の関係に従い決定される。
【００３６】
【数２０】
【００３７】ここでｍ＝４であり、かつΥi ＝予め定義
された定数である。過去の４つの測定されたＳnormの値
はΥi Ｓt-i normでありかつ予測装置１６内に蓄積され
る。式（４）は、Ｓnormパラメータ（上記の１２ビット
フォーマットにおける）の最上位１６ビットが乗算器の
１６ビット入力に与えられかつΥi パラメータ（８ビッ
トの符号付係数として予め記憶された）が乗算器の８ビ
ット入力に与えられる、８×１６ビット並列乗算器を使
用して実行され得る。乗算器の出力は好ましくは上記の
１２ビットフォーマット（およびｌｏｇ2 フォーマッ
ト）である。
【００３８】予測装置１６は線３４を経由してＳ＾norm
の値を比較器装置１８の第２の入力３６に運ぶ。予測装
置１６が値Ｓ＾normを計算する装置について図３を参照
しながら以下により詳細に議論することにする。
【００３９】比較器装置１８は以下の関係に従い、好ま
しくはデシベル（ｄｂ）表示の予測誤差パラメータＥt
を計算する。
【００４０】
【数２１】
【００４１】これは以下の式に簡素化され得る。
【００４２】
【数２２】
【００４３】式（６）の実行は２つの減算と２つのｌｏ
ｇ2 関数のみを要求し、したがって除算をなくすことに
より式（６）の実行を簡素化している。Ｋ2 ＝２０ｌｏ
ｇ10２であり、かつＫ2 は好ましい実施例においては無
視し得る定数である。
【００４４】Ｅt は予め定められたしきい値、たとえば
８ｄｂに比較され、Ｅt が予め定められたしきい値を超
えている場合には、入来信号ｓが音声情報を含んでおり
かつＥt がこの予め定められたしきい値を下回る場合に
は、入来信号ｓが雑音を含んでいるものと推定される。
したがって、ミューティング装置２０は比較器装置１８
からの線３８を経由してＥt と予め定められたしきい値
との比較を表す論理出力を受ける。ミューティング装置
２０は線４０を経由して入力信号ｓも受ける。線３８を
経由して受けた論理出力信号が入来信号ｓが雑音を含ん
でいることを示している場合には、すなわちＥt が予め
定められたしきい値を下回る場合には、ミュート装置２
０は線３８上で受信した論理出力信号に応答して線４０
を経由して受けた入来信号ｓに対しミューティングを行
なう。同様に、線３８を経由して受けた論理出力信号が
入来信号ｓが音声情報を含んでいることを示している場
合には、すなわちＥt が予め定められたしきい値を超え
ている場合には、ミュート装置２０は入来信号ｓのミュ
ーティングは行なわない。ミュート装置２０は線４２上
に出力信号を与え、同出力信号は比較器装置１８からの
線３８を経由してミューティング装置２０により受信さ
れた論理出力信号の値に依存して、ミューティングされ
たかまたはミューティングされていない信号のいずれか
である。
【００４５】こうして、装置１０は雑音識別機能と雑音
抑制機能とを果たす。装置１０は、入来信号ｓが雑音を
含んでいると判断した場合には、後に入来信号ｓが音声
情報を含んでいると判断するまでこの入来信号ｓのミュ
ーティングを実行し、音声信号を含んでいると判断した
時点で、入来信号ｓのミューティングが停止され得る。
代替的には、ミューティングは雑音が検出されるごとに
予め定められたミューティング期間（たとえば２５６ク
ロックサイクル）行なわれてもよく、かつ雑音の存在に
関する再チェックを、このようなミューティング期間各
々が終わった後に行ない引続くミューティング期間にミ
ューティングを課すか否かについての新たな判断を行な
ってもよい。
【００４６】装置１０は信号レベル予測と、正常音声の
間は平均信号レベルは比較的ゆっくり変化するが、チャ
ネル雑音がしばしばデコーダを不安定にし（入来信号ｓ
は装置１０によりデコーダから受信される）、ひいては
入来信号ｓが音声情報を含んでいるときに今までにない
かなり短い時間でデコードされた信号レベルの大きな増
大が生じるとする仮定とに基づくものである。ユーザー
が不愉快に思うカチッまたはポンという音はこの急速か
つ大きなレベルにおける増大である。
【００４７】正常音声の間には、入来信号ｓの比較的ゆ
っくり変化する信号レベルは比較的正確に予測され得
る。しかしながら、デコーダが不安定になった場合（す
なわち雑音が存在する場合）、この信号は予測不可能で
ありかつ予測装置の出力に大きな誤差が生じる。装置１
０は予測誤差パラメータＥt が予め定められたしきい値
を下回る場合には常に雑音バーストの開始を検出する。
しきい値の選択が直接的にシステムの性能および応答性
に影響し、かつ一般的には経験的に決定される。
【００４８】雑音低減を行なうに際し予め定められたミ
ューティング期間に依存する代わりに、ミューティング
を終了する時期を判断するために、雑音バーストの終了
時、すなわちバースト終わりを検出することが有利かも
しれない。バースト終わりを検出するために、装置１０
はある間隔にわたって、単に信号レベルの平均差として
計算される量子化器段の傾斜（または信号レベルに関連
する他のパラメータ）の傾斜を追跡し得る。この傾斜を
しきい値に比較し、傾斜がしきい値よりもよりマイナス
であれば、誤差バーストの終わりが発生したと判断され
る。ひとたびこのようなバースト終わりが検出される
と、ミューティングを停止する前にデコーダの完全な回
復を確実にするために、ミューティングを終了するかま
たは短い間隔で継続してもよい。このような延長された
ミューティングに関する最適の間隔も好ましくは経験的
に決定される。
【００４９】図２はこの発明の方法の他の実施例を示す
フロー図である。図２において、この方法はブロック６
０での入来信号ｓ（図１参照）の受信から始まり、かつ
平均信号レベルδt が以下に関係により、入来信号ｓの
関数として計算される（ブロック６２）。
【００５０】
【数２３】
【００５１】ここで、δt ＝平均信号レベル、｜ｓi ｜
＝入来信号ｓのｉ番目のサンプルの信号レベルの絶対
値、かつｎ＝サンプル数である。
【００５２】次に以下の関係に従い、正規化された平均
信号レベルＳnormが計算される（ブロック６４）。
【００５３】
【数２４】
【００５４】ここで、Ｓnorm＝最大信号レベルに関して
正規化された平均信号レベル、δt ＝平均信号レベル、
δmax ＝最大予測信号レベル、Ｋ＝１０ｌｏｇ10２、か
つＫ1 ＝ｌｏｇ2 δmax である。
【００５５】正規化平均信号の予測値Ｓ＾normが以下の
関係に従い、計算される（ブロック６６）。
【００５６】
【数２５】
【００５７】ここで、Ｓ＾norm＝前記入来信号の最大予
想信号レベルに対し正規化された予測平均信号レベル、
Υi ＝スケールファクタ、Ｓt-i norm＝正規化された平
均信号レベルのｉ番目の過去のサンプル、かつｍ＝サン
プル数である。
【００５８】好ましい実施例においては、無線電話応用
に必要なものに関してはサンプル数ｍに対して数値４を
使用しかつスケールファクタΥi の値に予め定められた
定数を充てることで十分であることがわかった。
【００５９】予測誤差パラメータＥt は好ましくは以下
の式に従い計算される。
【００６０】
【数２６】
【００６１】ここでＫ2 ＝２０ｌｏｇ10２である。Ｅt
は予め定められたしきい値と比較され（ブロック７
０）、その比較を反映する論理出力信号を発生し、この
論理出力値は、Ｅt が予め定められたしきい値を超えて
いる場合には第１の値を有し、それにより入来信号ｓに
おける音声の存在を示し、かつこの論理出力信号は、Ｅ
t が予め定められたしきい値を下回る場合には第２の値
を有し、それにより入来信号ｓに雑音が存在することを
示す（ブロック７２）。こうして、入来信号ｓは、論理
出力信号が入来信号ｓ内に雑音の存在を示す際にはミュ
ーティング装置によりミューティングされる（ブロック
７４）。論理出力信号が入来信号ｓに音声の存在を示す
際には、ミューティング装置は入来信号ｓに対しミュー
ティングを行なわない（ブロック７６）。
【００６２】図３はこの発明の予測装置の代表的実施例
を示す模式ブロック図である。図３において、予測装置
１６は複数の遅延ユニット５０1 、５０2 、５０3 、５
０4、…５０n を含む多段デジタルフィルタとして示さ
れる。各遅延ユニット５０iは追加の時間期間だけ受信
した信号Ｓnorm（正規化された平均信号レベル）を遅延
し、それにより出力線５２1 が１期間遅延された受信信
号Ｓt-1 normを伝達し、出力線５２2 が２期間遅延され
た受信信号Ｓt-2 normを伝達し、出力線５２3が時間単
位３つを遅延された受信信号Ｓt-3 normを伝達し、出力
線５２4 が４つの時間単位を遅延された受信信号Ｓt-4
normを伝達し、かつ出力線５２n がｎ個の時間単位を遅
延された受信信号Ｓt-n normを伝達する。
【００６３】出力線５２i により伝達されるそれぞれの
出力信号Ｓt-i normのそれぞれはスケールファクタΥi
で乗算され、それにより出力信号Ｓt-1 normはスケール
ファクタΥ1 で乗算され、出力信号Ｓt-2 normはスケー
ルファクタΥ2 で乗算され、出力信号Ｓt-3 normはスケ
ールファクタΥ3 で乗算され、出力信号Ｓt-4 normはス
ケールファクタΥ4 で乗算され、かつ出力信号Ｓt-n
normはスケールファクタΥn で乗算される。結果として
得られるスケールされたΥi Ｓt-i normは、Ｓno rmの複
数の先のサンプルＳt-i normに基づく正規化された平均
信号レベルＳnormに関する予測値Ｓ＾normを出力５６で
与える加算器５４において加算される。
【００６４】本願をより明らかにしかつ理解を容易にす
るために、様々な図面において同様の要素は同様の参照
番号により識別することにする。
【００６５】図４は本願発明の好ましい実施例の模式ブ
ロック図である。図４において、入来信号ｓは信号差サ
ンプリング装置１１２により信号デコーダ（図４では示
さず）の出力から装置１００により受信される。
【００６６】信号差サンプリング装置１１は入来信号ｓ
の現在のサンプルと入来信号ｓの前のサンプルとの差を
表す出力を与える。入来信号ｓが規則的な間隔（すなわ
ち一定のサンプリング速度）でサンプルされる場合に
は、差サンプリング装置１１により発生される差出力は
各サンプリングでの入来信号ｓの信号レベルの変化の速
度または傾斜に直接的に関連する。この信号レベルの変
化の速度は、通信信号、特に音声信号からの雑音を識別
する上で特に有益である。というのも雑音信号の傾斜が
音声信号の傾斜とはかなり違っているからである。これ
らの傾斜により雑音信号を音声信号から大変容易にかつ
重要なことは大変素早く識別することが可能である。差
信号出力はたとえば図５に示されるような装置等の構成
によって決定されてもよい。
【００６７】図５は図４に示される本願発明の好ましい
実施例の信号差サンプリング装置としての使用に適する
代表的装置の詳細を示す模式ブロック図である。図５に
おいて、入来信号サンプルｓi は接合点１０１で受信さ
れる。信号サンプルｓi は遅延装置１０２および加算器
１０６の正のノード１０４に与えられる。遅延装置１０
２は遅延された（好ましくは１サンプル遅延の）信号サ
ンプルｓi-1 を発生しかつ遅延信号サンプルｓi-1 は加
算器１０６の負のノード１０８に与えられる。加算器１
０８は差信号ｓi −ｓi-1 を出力１１０で発生する。差
信号ｓi −ｓi- 1 は入力２２で信号差レベル平均化装置
１３により受信される（図４）。信号差レベル平均化装
置１３は好ましくは以下の関係に従い、平均差信号レベ
ルΔt を計算する。
【００６８】
【数２７】
【００６９】ここで、Δt ＝平均差信号レベル、｜ｓi
−ｓi-1 ｜＝入来信号ｓのｉ番目のサンプルの信号レベ
ルと入来信号の（ｉ−１）番目のサンプルとの間の差の
絶対値であり、かつｎ＝サンプル数である。
【００７０】信号差レベル平均化装置１３は好ましくは
８ＫＨｚのサンプリング速度でｎサンプルにわたっての
差信号レベル（ｓi −ｓi-1 ）の絶対値を平均化する。
【００７１】正常音声の場合には、信号差レベル平均化
装置１３の出力はゆっくり変化するのでその出力は正確
に予測され得る。しかしながら、入来信号ｓに雑音が多
い場合、平均差信号レベルΔt の予測には大きな誤差が
生じる。このような入来信号ｓにおける雑音の存在は、
予測誤差の逆数が予め定められたしきい値レベルを下回
る場合は常に（逆に予測誤差が予め定められたしきい値
レベルを上回る場合には常に）こうして予測可能であ
る。
【００７２】図４を参照して、信号差レベル平均化装置
１３は線２４を経由してその出力Δ t を対数変換および
正規化装置１４に与える。平均信号レベルΔt は線２４
を経由して対数変換および正規化装置１４に与えられ
る。入来信号ｓは、好ましくは信号差サンプリング装置
１１へ入力される前にデコーダにより線形データに変換
された周波数シフトキード（ＦＳＫ）信号の形式で、一
連の「１」と「０」として受信される。
【００７３】対数変換および正規化装置１４は好ましく
は以下の周知の関係に従い、平均差信号レベルΔt の変
換を行なう。
【００７４】
【数２８】
【００７５】ここで、ΔＳnorm＝最大信号レベルに対し
正規化された平均差信号レベル、Δt ＝平均差信号レベ
ル、かつΔmax ＝最大予想差信号レベルである。
【００７６】こうして、対数変換および正規化装置１４
は装置１００により受信されることが予想される最大差
信号レベルΔmax に対して正規化された平均差信号レベ
ルΔ t を表す量ΔＳnorm（デシベルで表される（ｄ
ｂ））を出力２６で与える。
【００７７】式（１１）と（１２）の実行は２進算術シ
ステムにおける使用のために好ましくは簡素化されかつ
計算における便利性、効率、および速度の上から除算機
能を取除くことが望ましい。式（１２）を簡素化して以
下に示すような式（１３）の形式で２進システムを使用
するより単純な処理に関してΔＳnormを底２の対数のフ
ォーマットで表し得る。
【００７８】
【数２９】
【００７９】式（１３）は特に除算を除いている点で、
装置１００の動作を簡素化する。Ｋは無視することが可
能なスケールファクタであり、かつＫ1 は予め記憶され
得る定数であり、かつしたがって計算を必要としない。
【００８０】予め記憶された定数Ｋ1 は対数変換および
正規化装置１４により信号差レベル平均化装置１３の出
力Δt から減算され、正規化された平均差信号レベルΔ
Ｓno rmが算出され得る。
【００８１】正規化された平均差信号レベルΔＳnormは
比較器装置１８の第１の入力２９へ線２８を経由して伝
達され、かつ予測装置１６の入力３２へ線３０を経由し
て伝達される。
【００８２】正規化された平均差信号レベルΔＳ＾norm
の予測値は好ましくは以下の関係に従い決定される。
【００８３】
【数３０】
【００８４】ここで、ｍ＝４であり、かつΥi は予め定
義された定数である。ΔＳnormの４つの過去のスケール
された値がΥi ΔＳt-i normで表されかつ予測装置１６
内に蓄積される。式（１４）はΔＳnormパラメータ（上
記１２ビットのフォーマットにおける）上位１６ビット
が乗算器の１６ビット入力に与えられかつΥi パラメー
タが（８ビットの符号付係数として予め記憶される）乗
算器の８ビット入力に与えられる、８×１６ビット並列
乗算器を使用して実行され得る。乗算器の出力は好まし
くは上記の１２ビットのフォーマット（かつｌｏｇ2 の
フォーマット）である。
【００８５】予測装置１６は比較器装置１８の第２の入
力３６へ線３４を経由してΔＳ＾no rmの値を伝達する。
予測装置１６が値ΔＳ＾normを計算する装置については
すでに図３に関連して述べた。
【００８６】比較器装置１８は以下の関係に従い、好ま
しくはデシベル（ｄｂ）で、予測誤差パラメータＥt を
計算する。
【００８７】
【数３１】
【００８８】この式は以下の式に簡素化され得る。
【００８９】
【数３２】
【００９０】式（１６）の実行は２つの減算と２つのｌ
ｏｇ2 関数のみを必要としているため、いかなる除算を
もなくすことにより式（１６）の実行を簡素化する。Ｋ
2 ＝２０ｌｏｇ10２でありかつＫ2 は好ましい実施例に
おいては無視することが可能な定数である。
【００９１】本願発明の好ましい実施例の残りのものは
図１−図３を参照してすでに述べたものと実質的に同様
の態様で構成されかつ動作する。
【００９２】図６は本願発明の方法の好ましい実施例を
示すフロー図である。図６において、この方法はブロッ
ク６０での入来信号ｓの受信で始まり（図５を参照）、
かつ平均差信号レベルΔt は以下の関係に従い入来信号
レベルｓの関数として計算される（ブロック６２）。
【００９３】
【数３３】
【００９４】ここで、Δt ＝平均差信号レベル、｜ｓi
−ｓi-1 ｜＝入来信号ｓのｉ番目のサンプルの信号レベ
ルと、入来信号の（ｉ−１）番目のサンプルとの差の絶
対値、かつｎ＝サンプル数である。
【００９５】次に、好ましくは以下の関係に従い、正規
化された平均差信号レベルΔＳnormが計算される（ブロ
ック６４）。
【００９６】
【数３４】
【００９７】ここで、ΔＳnorm＝最大信号レベルに対し
て正規化された平均差信号レベル、Δt ＝平均差信号レ
ベル、Δmax ＝最大予想差信号レベル、Ｋ＝１０ｌｏｇ
10２、かつＫ1 ＝ｌｏｇ2 δmax である。
【００９８】正規化された平均差信号レベルΔＳ＾norm
の予測値が、好ましくは以下の関係に従い計算される
（ブロック６６）。
【００９９】
【数３５】
【０１００】ここで、ΔＳ＾norm＝最大予想差信号レベ
ルに対し正規化された予測平均差信号レベル、 Υi ＝スケールファクタ ΔＳt-i norm＝正規化された平均差信号レベルのｉ番目
の過去のサンプル、かつｍ＝サンプル数である。
【０１０１】好ましい実施例においては、無線電話応用
に必要なものに関しては、サンプル数ｍに４を充てかつ
スケールファクタΥi に関して予め定められた定数を充
てることで十分であることがわかっている。
【０１０２】好ましくは以下の式に従い、予測誤差パラ
メータＥt が計算される。
【０１０３】
【数３６】
【０１０４】ここで、Ｋ2 ＝２０ｌｏｇ10２である。Ｅ
t は予め定められたしきい値と比較され（ブロック７
０）その比較を反映する論理出力信号が発生され、この
論理出力値は、Ｅt が予め定められたしきい値を超える
場合には第１の値を有し、それにより入来信号ｓにおけ
る音声の存在を表し、かつこの論理出力信号は、Ｅt が
予め定められたしきい値を下回る場合には第２の値を有
し、それにより入来信号ｓにおける雑音の存在を示す
（ブロック７２）。こうして、入来信号ｓは、論理出力
信号が入来信号ｓ内の雑音の存在を示す場合には、ミュ
ーティング装置によりミューティングされる（ブロック
７４）。論理出力信号が入来信号ｓ内の音声の存在を示
す場合には、ミューティング装置は入来信号ｓに対して
ミューティングを行なわない（ブロック７６）。
【０１０５】なお、詳細な図面および特定的例を挙げて
本願の好ましい実施例について説明したが、これらは例
示目的のものであり、本願の装置は開示の厳密な詳細お
よび条件に限定されるものではなく、先行の請求の範囲
により定義される発明の精神から逸脱することなく様々
な変更がなされ得る点を理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の装置の代替的実施例の模式ブロック
図である。
【図２】本願発明の方法の代替的実施例のフロー図であ
る。
【図３】本願発明の予測装置の代表的な実施例の模式ブ
ロック図である。
【図４】本願発明の好ましい実施例の模式ブロック図で
ある。
【図５】図４に示される本願発明の好ましい実施例の信
号差サンプリング装置としての使用に適した代表的な装
置の細部を示す模式ブロック図である。
【図６】本願発明の方法の好ましい実施例を示すフロー
図である。
【符号の説明】
１２ 信号レベル平均化装置 １４ 対数変換および正規化装置 １８ 比較器装置 ２０ ミューティング装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・ジィ・バートコウィアック アメリカ合衆国、78735 テキサス州、オ ースティン、トレイル・クレスト・サーク ル、4702

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入来信号内の雑音を識別かつ抑制するた
    めの方法であって、 （ａ） 第１の反復信号を発生するステップを含み、前
    記反復信号は前記入来信号の平均信号レベルを表しかつ
    以下の関係により発生され、 【数１】 ここでδt は平均信号レベルであり、 ｜ｓi ｜は前記入来信号のｉ番目のサンプルの信号レベ
    ルの大きさであり、かつｎはサンプル数であり、 （ｂ） 前記入来信号の予想される最大信号レベルに対
    して正規化された前記第１の反復信号を表す第２の反復
    信号を発生するステップと、 （ｃ） 前記第２の反復信号の複数の先のサンプルから
    前記第２の反復信号の予測値を発生するステップと、 （ｄ） 前記第２の反復信号と前記予測値との差を決定
    するステップと、 （ｅ） 前記差が予め定められたしきい値を超えている
    場合には第１の値を有し、かつ前記差が前記しきい値を
    超えていない場合には第２の値を有する制御信号を発生
    するステップと、 （ｆ） 信号をミューティングするためのミューティン
    グ手段を設けるステップとを含み、 前記ミューティング手段は前記入来信号および前記制御
    信号を受けるべく動作的に接続されており、前記ミュー
    ティング手段は前記制御信号に応答して、前記制御信号
    が前記第１の値および前記第２の値の一方にある場合に
    は、前記入来信号をミューティングし、前記制御信号が
    前記第１の値および前記第２の値の他方にある場合には
    前記入来信号をミューティングしない、方法。
  2. 【請求項２】 前記第２の反復信号が以下の関係により
    発生され、 【数２】 ここで、Ｓnormは最大信号レベルに対して正規化された
    平均信号レベルであり、 Ｋは１０ｌｏｇ10２であり、 Ｋ1 はｌｏｇ2 δmax であり、 δt は平均信号レベルであり、かつδmax は最大信号レ
    ベルである、請求項１に記載の入来信号内の雑音を識別
    かつ抑制するための方法。
  3. 【請求項３】 前記予測値が以下の関係に従い発生さ
    れ、 【数３】 ここで、Ｓ＾normは前記入来信号の最大予想信号レベル
    に対し正規化された予測平均信号レベルであり、 Υi はスケールファクタであり、 Ｓt-i normは正規化された平均信号レベルのｉ番目の過
    去のサンプルであり、かつｍはサンプル数である、請求
    項１に記載の入来信号内の雑音を識別かつ抑制するため
    の方法。
  4. 【請求項４】 前記予測値が以下の関係に従い発生さ
    れ、 【数４】 ここで、Ｓ＾normは前記入来信号の最大予想信号レベル
    に対し正規化された予測平均信号レベルであり、 Υi はスケールファクタであり、 Ｓt-i normは正規化された平均信号レベルのｉ番目の過
    去のサンプルであり、かつｍはサンプル数である、請求
    項２に記載の入来信号内の雑音を識別かつ抑制するため
    の方法。
  5. 【請求項５】 入来信号内の雑音を識別かつ抑制するた
    めの装置であって、 前記入来信号を処理して第１の反復信号を発生するため
    の第１の信号処理手段を含み、前記第１の反復信号は前
    記入来信号の平均信号レベルを表し、前記第１の信号処
    理手段は以下の形式の平均化アルゴリズムを実行し、 【数５】 ここでδt は平均信号レベルであり、 ｜ｓi ｜は前記入来信号のｉ番目のサンプルの信号レベ
    ルの大きさであり、かつｎはサンプル数であり、 前記第１の反復信号を処理して第２の反復信号を発生す
    るための第２の信号処理手段を含み、前記第２の反復信
    号は前記第１の反復信号の特定された局面を表し、 前記第２の反復信号の複数の先のサンプルから前記第２
    の反復信号に関する予測値を発生するための予測手段
    と、 前記第２の反復信号と前記予測値との差を決定するため
    の論理手段を含み、前記論理手段は論理出力を発生し、
    前記論理出力は、前記差が予め定められた値を超える場
    合には第１の値を有し、前記差が前記しきい値を超えな
    い場合には、第２の値を有し、かつ信号をミューティン
    グするためのミューティング手段を有し、前記ミューテ
    ィング手段は前記入来信号と前記論理出力とを受けるべ
    く動作的に接続されており、前記ミューティング手段は
    前記論理出力に応答して前記第１の値および前記第２の
    値の一方にある場合には、前記入来信号をミューティン
    グし、前記論理出力が前記第１の値および前記第２の値
    の他方にある場合には前記入来信号をミューティングし
    ない、装置。
  6. 【請求項６】 前記第２の反復信号が前記第１の反復信
    号に関して予想される最大値に対して正規化された前記
    第１の反復信号を含み、前記第２の信号処理手段は以下
    の形式の正規化アルゴリズムを実行し、 【数６】 ここで、Ｓnormは最大信号レベルに対して正規化された
    平均信号レベルであり、 Ｋは１０ｌｏｇ10２であり、 Ｋ1 はｌｏｇ2 δmax であり、 δt は平均信号レベルであり、かつδmax は最大信号レ
    ベルである、請求項５に記載の入来信号内の雑音を識別
    かつ抑制するための装置。
  7. 【請求項７】 前記予測値が以下の関係に従い発生さ
    れ、 【数７】 ここで、Ｓ＾normは前記入来信号の最大予想信号レベル
    に対し正規化された予測平均信号レベルであり、 Υi はスケールファクタであり、 Ｓt-i normは正規化された平均信号レベルのｉ番目の過
    去のサンプルであり、かつｍはサンプル数である、請求
    項５に記載の入来信号内の雑音を識別かつ抑制するため
    の装置。
  8. 【請求項８】 前記予測値が以下の関係に従い発生さ
    れ、 【数８】 ここで、Ｓ＾normが前記入来信号の最大予想信号レベル
    に対し正規化された予測平均信号レベルであり、 Υi がスケールファクタであり、 Ｓt-i normが正規化された平均信号レベルのｉ番目の過
    去のサンプルであり、かつｍがサンプル数である、請求
    項６に記載の入来信号内の雑音を識別かつ抑制するため
    の装置。
  9. 【請求項９】 前記予測手段がデジタルフィルタを含
    み、前記デジタルフィルタが前記複数の先のサンプルと
    少なくとも同じ数のタップを有している、請求項５に記
    載の入来信号内の雑音を識別かつ抑制するための装置。
  10. 【請求項１０】 前記予測手段がデジタルフィルタを含
    み、前記デジタルフィルタが前記複数の先のサンプルと
    少なくとも同数のタップを有する、請求項６に記載の入
    来信号内の雑音を識別かつ抑制するための装置。
  11. 【請求項１１】 前記予測手段がデジタルフィルタを含
    み、前記デジタルフィルタが前記複数の先のサンプルと
    少なくとも同数のタップを有する、請求項７に記載の入
    来信号内の雑音を識別かつ抑制するための装置。
  12. 【請求項１２】 前記予測手段がデジタルフィルタを含
    み、前記デジタルフィルタが前記複数の先のサンプルと
    少なくとも同数のタップを有する、請求項８に記載の入
    来信号内の雑音を識別かつ抑制するための装置。
  13. 【請求項１３】 入来信号内の雑音を識別かつ抑制する
    ための方法であって、 （ａ） 前記入来信号の信号レベルの第１のサンプルと
    前記入来信号の信号レベルの遅延されたサンプルとの平
    均差を表す第１の反復信号を発生するステップを含み、
    前記第１の反復信号が以下の関係に従い発生され、 【数９】 ここで、Δt は平均差信号レベルであり、 ｜ｓi −ｓi-1 ｜は前記入来信号の第１の（ｉ番目の）
    サンプルの信号レベルと前記入来信号の遅延された（ｉ
    −１）番目のサンプルの信号レベルとの差の大きさであ
    り、かつｎはサンプル数であり、 （ｂ） 前記平均差信号の予想される最大差信号レベル
    に対して正規化された前記第１の反復信号を表す第２の
    反復信号を発生するステップと、 （ｃ） 前記第２の反復信号の複数の先のサンプルから
    前記第２の反復信号の予測値を発生するステップと、 （ｄ） 前記第２の反復信号と前記予測値とのしきい値
    差を決定するステップと、 （ｅ） 前記しきい値差が予め定められたしきい値を超
    える場合には、第１の値を有しかつ前記しきい値差が前
    記しきい値を超えない場合には第２の値を有する制御信
    号を発生するステップと、 （ｆ） 信号をミューティングするためのミューティン
    グ手段を設けるステップとを含み、前記ミューティング
    手段は前記入来信号と前記制御信号とを受けるべく動作
    的に接続されており、前記ミューティング手段は前記制
    御信号に応答して、前記制御信号が前記第１の値および
    前記第２の値の一方にある場合には前記入来信号をミュ
    ーティングし、かつ前記制御信号に応答して前記制御信
    号が前記第１の値および前記第２の値の他方にある場合
    には前記入来信号をミューティングしない、方法。
  14. 【請求項１４】 前記第２の反復信号が以下の関係に従
    い発生され、 【数１０】 ここで、ΔＳnormが最大差信号レベルに対して正規化さ
    れた平均差信号レベルであり、 Ｋが１０ｌｏｇ10２であり、 Ｋ1 がｌｏｇ2 Δmax であり、 Δt が平均差信号レベルであり、かつΔmax が最大差信
    号レベルである、請求項１３に記載の入来信号内の雑音
    を識別かつ抑制するための方法。
  15. 【請求項１５】 前記予測値が以下の関係に従い発生さ
    れ、 【数１１】 ここで、ΔＳ＾normが最大予想差信号レベルに対し正規
    化された予測平均差信号レベルであり、 Υi がスケールファクタであり、 ΔＳt-i normが正規化された平均差信号レベルのｉ番目
    の過去のサンプルであり、かつｍがサンプル数である、
    請求項１３に記載の入来信号内の雑音を識別かつ抑制す
    るための方法。
  16. 【請求項１６】 前記予測値が以下の関係に従い発生さ
    れ、 【数１２】 ここでΔＳ＾normは最大予想差信号レベルに対し正規化
    された予測平均差信号レベルであり、 Υi はスケールファクタであり、 ΔＳt-i normは正規化された平均差信号レベルのｉ番目
    の過去のサンプルであり、かつｍはサンプル数である、
    請求項１４に記載の入来信号内の雑音を識別かつ抑制す
    るための方法。
  17. 【請求項１７】 入来信号内の雑音を識別かつ抑制する
    ための装置であって、 前記入来信号を処理して前記入来信号の信号レベルの第
    １のサンプルと前記入来信号の信号レベルの遅延された
    サンプルとの平均差を表す第１の反復信号を発生する第
    １の信号処理手段を含み、前記信号処理手段が以下の形
    式の平均化アルゴリズムを実行し、 【数１３】 ここで、Δt は平均差信号レベルであり、 ｜ｓi −ｓi-1 ｜は前記入来信号の第１の（ｉ番目）の
    サンプルの信号レベルと前記入来信号の遅延された（ｉ
    −１）番目のサンプルの信号レベルとの差の大きさであ
    り、かつｎはサンプル数であり、 前記第１の反復信号を処理して前記第１の反復信号の特
    定される局面を表す第２の反復信号を発生するための第
    ２の信号処理手段と、 前記第２の反復信号の複数の先のサンプルから前記第２
    の反復信号の予測値を発生するための予測手段と、 前記第２の反復信号と前記予測値との間のしきい値差を
    決定するための論理手段を含み、前記論理手段が論理出
    力を発生し、前記論理出力は前記しきい値差が予め定め
    られたしきい値を超える場合には第１の値を有し、前記
    しきい値差が前記しきい値を超えない場合には第２の値
    を有し、かつ前記入来信号と前記論理出力を受けるべく
    動作的に接続された、信号をミューティングするための
    ミューティング手段とを含み、前記ミューティング手段
    は前記論理出力に応答して、前記論理出力が前記第１の
    値および前記第２の値のうちの一方にある場合には前記
    入来信号をミューティングし、かつ前記論理出力に応答
    して前記論理出力が前記第１の値および前記第２の値の
    他方にある場合には、前記入来信号をミューティングし
    ない、装置。
  18. 【請求項１８】 前記第２の反復信号が前記第１の反復
    信号に関して予想される最大値に対して正規化された前
    記第１の反復信号を含み、前記第２の信号処理装置が以
    下の形式の正規化アルゴリズムを実行し、 【数１４】 ここで、ΔＳnormは最大差信号レベルに対して正規化さ
    れた平均差信号レベルであり、 Ｋは１０ｌｏｇ10２であり、 Ｋ1 はｌｏｇ2 Δmax であり、 Δt は平均差信号レベルであり、かつΔmax は最大差信
    号レベルである、請求項１７に記載の入来信号内の雑音
    を識別かつ抑制するための装置。
  19. 【請求項１９】 前記予測値が以下の関係に従い発生さ
    れ、 【数１５】 ここで、Ｓ＾normは最大予想差信号レベルに対し正規化
    された予測平均差信号レベルであり、 Υi はスケールファクタであり、 ΔＳt-1 normは正規化された平均差信号レベルのｉ番目
    の過去のサンプルであり、かつｍはサンプル数である、
    請求項１７に記載の入来信号内の雑音を識別かつ抑制す
    るための装置。
  20. 【請求項２０】 前記予測値が以下の関係に従い発生さ
    れ、 【数１６】 ここで、Ｓ＾normは最大予想差信号レベルに対し正規化
    された予測平均差信号レベルであり、 Υi はスケールファクタであり、 ΔＳt-1 normは正規化された平均差信号レベルのｉ番目
    の過去のサンプルであり、かつｍはサンプル数である、
    請求項１８に記載の入来信号内の雑音を識別かつ抑制す
    るための装置。
  21. 【請求項２１】 前記予測手段がデジタルフィルタを含
    み、前記デジタルフィルタが前記第２の反復信号の前記
    複数の先のサンプル数と少なくとも同じ数のタップを含
    む、請求項１７に記載の入来信号内の雑音を識別かつ抑
    制するための装置。
  22. 【請求項２２】 前記予測手段がデジタルフィルタを含
    み、前記デジタルフィルタが前記第２の反復信号の前記
    複数の先のサンプルと少なくとも同数のタップを有す
    る、請求項１８に記載の入来信号内の雑音を識別かつ抑
    制するための装置。
  23. 【請求項２３】 前記予測手段がデジタルフィルタを含
    み、前記デジタルフィルタが前記第２の反復信号の前記
    複数の先サンプルと少なくとも同数のタップを有する、
    請求項１９に記載の入来信号内の雑音を識別かつ抑制す
    るための装置。
  24. 【請求項２４】 前記予測手段がデジタルフィルタを含
    み、前記デジタルフィルタが前記第２の反復信号の前記
    複数の先のサンプルと少なくとも同数のタップを有す
    る、請求項２０に記載の入来信号内の雑音を識別かつ抑
    制するための装置。
JP5115817A 1992-05-22 1993-05-18 入来信号内の雑音を識別かつ抑制するための方法および装置 Withdrawn JPH0653851A (ja)

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