JPS5932015B2 - インパルス性雑音の除去方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は帯域制限された基底帯域信号をその基底帯域信
号の帯域幅より広い伝送容量を有する通信回線を用いて
伝送する系におけるインパルス性雑音の除去方式に関す
るものである。

通信回線では、伝送情報が受信側で忠実に再生されるこ
とが最も重要である。

しかし、実際には伝送路の歪、通信路での雑音のため伝
送された信号はこれらによつて妨害を受け伝送情報は必
ずしも完全に受信側で再生されない。このため、限定さ
れた送信電力のもとで、これらの妨害を受けにくい種々
の伝送方式が考えられている。例えばマイクロ波回線で
はＳＳＢ−ＦＭ方式が広く用いられており、さらに最近
はＰＣＭ方式等のデジタル通信方式も広く採用されよう
としている。しかしこれらの方式の欠点は、Ｃ／Ｎ（搬
送波電力対雑音電力比）がある値以下に低下するとイン
パルス性の雑音により信号品質が急速に低下する。

即ちＣ／Ｎが低下して雑音振幅が大きくなると信号は雑
音により位相変調を受ける。雑音振幅が信号振幅を越え
ると、この両者の合成ベクトル位相は、両者の位相が独
立に変化するため、０〜２πの間を変化する。この場合
位相を時間で微分したものが角周波数であるため、両者
の合成ベクトル位相の微分値は信号角周波数を中心とし
て変化している。受信信号は、雑音により位相が逆位相
になつた場合には、その位相は一πからπに（又はこの
逆）変化する。このとき位相のジャンプが発生するため
、角周波数が無限大になり周波数偏移量を検出するＦＭ
検波器の出力には大さなスパイクが発生する。この対策
として、ＳＳＢ一ＦＭ方式に対しては等価的に通信帯域
を減少してＣ／Ｎを大きくする高感度復調方式、例えば
周波数負帰還方式又は位相同期負帰還方式等が有効な手
段である。また、デイジタル通信方式に対しては伝送情
報に冗張性をもたせた種々の誤り訂正方式がある。しか
し、これらの対策を実行するためには回路構成が複雑に
なるばかりか、後者の場合には伝送情報量の減少が避け
られない。

本発明は、ＳＳＢ−ＦＭ通信方式、デイジタル通信方式
において、Ｃ／ＮまたはＳ／Ｎ劣化時に発生するパルス
性の雑音をデイジタル技術により効果的に除去するイン
パルス性雑音の除去方式を提供するものである。

本発明は基本的にはデイジタル受信信号から、デイジタ
ルフイルタと誤り検出回路とにより伝送路で発生したパ
ルス性の雑音による誤り符号を検出し、この誤り検出出
力から凝似逆極性のパルス符号を作成し、これを元のデ
イジタル受信信号に加算することによりパルス性の雑音
を除去するものである。

以下図面により本発明を詳細に説明する。

図１は本発明をＦＭ受信機に適用した場合の原理を示し
たものである。

１はＦＭ信号を取出すための中間周波用フイルタ、２は
ＦＭ復調器、３は復調後に信号帯域のみを抜き出すため
のベースハンドフイルタ、４はアナログ遅延線、５はア
ナログ加算回路、６はＦＭ復調器出力の信号ベースバン
ド帯域外の雑音出力を取出すための帯域フイルタ、７は
パルス検出回路、８はパルス検出回路７の出力により動
作する逆極性パルス発生回路、９はベースバンド低帯フ
イルタで８の出力から等価に３の出力すなわちベースバ
ンド信号中に存在するパルス性雑音を作成するために用
いられる。

１０は復調信号の分岐回路である。

次に、この図１の回路により本発明の動作の基本につい
て説明する。

中間周波フイルタ１を経たＦＭ信号は復調器２でベース
バンド信号に復調される。ＦＭ信号の伝送帯域幅Ｆｖｖ
は信号の有する最高周波数Ｆｂと信号の最高周波数偏移
量△ＦｒＩｌａＸによつてきまり、一般に次のように決
められる。

すなわちベースバンドの信号帯域Ｆｂより必ず広い帯域
の通信路Ｆｗが必要である。ノ 上式で明らかなようにＦＭ通信ではベースバンド以上の
広い帯域で信号が受信され、受信されたあとフイルタに
より信号ベースバンドが選択される。

すなわちＦＭ一通信方式ではＦＭ方式特有の広帯域利得
を得るために通信路の信号伝送帯域幅は必ず信号の帯域
幅よりも広い。このため、ＦＭ復調器２の出力には信号
のベースバンド成分と、これより高い周波数成分の熱雑
音が必ず存在する。ＦＭ復調器２の出力の信号成分は分
岐回路１０、ベースバンド帯域フイルタ３を経てアナロ
グ遅延線４に入力される。また、一方ＦＭ復調器２の出
力は分岐回路１０を経てベースバンド帯域外フイルタ６
に印加され、こ＼でベースバンド帯域外の熱雑音成分の
みが抜き出される。さて、入力信号のＣ／Ｎの低下によ
つて、雑音電圧のピークが信号電圧のピークを越えはじ
めると、ＦＭ変調方式特有の大きなパルス性雑音が発生
する。このパルス性雑音の立上り時間は当然復調器２の
帯域幅に依存し、そのスペクトラムは復調後のその帯域
内にほマ一様に分布する。この結果、ベースバンド帯域
外フイルタ６の出力にはパルス性雑音のスペクトラムの
高い周波数成分のみが抜き出される。図２はこのときの
状態を時間軸上で示したもので、ＴＯ時にパルスが発生
し、このパルスがベースバンド帯域外フイルタ６によつ
てｂのように抜き出される。すなわち、図２ｂの波形は
ベースバンド帯域外フイルタ６の入力パルスに対する応
答波形を表わしている。この図２ｂのパルスはパルス検
出器７により検出される（図２ｃ）。しかし、６の出力
にはＣ／Ｎの低下と共に熱雑音が増加しているので、パ
ルス検出回路７は熱雑音によつて動作しないようにスレ
スホールド回路を内蔵している。即ち通常の熱雑音等の
定常的な雑音（ど対してはパルス検出回路７は動作せず
、パルス性の高い瞬時振幅を有する雑音に対してのみ動
作する。こり検出パルス（図２ｃ）は振幅が入力雑音ピ
ーク値に比例し極性は同じであり、これがパルス発生回
路８に入力される。パルス発生回路８は振幅がパルス検
出回路７の入力レベルに比例した逆極性の矩形パルスを
発生するが（図２ｄ）、このパルス幅ＷはＦＭ復調器２
のベースバンド帯域幅に依存して決定され、あら力化め
逆特性パルスを造るときに最も適しているようにきめら
れる。この詳細は後述する。この出力はベースバンド帯
域フイルタ９に入力され、ここでベースバンド帯域フイ
ルタ３の出力に含まれるパル又性雑音成分と丁度逆の振
幅を持つパルス性雑音（図２ｅ）が擬似的に作成される
。さらにこの出力が加算回路５に印加され、アナログ遅
延線４からの復調信号出力に加算される。アナログ遅延
線４は、分岐回路１０で取出されたパルス性雑音がベー
スパット滞域外帯域フイルタ６を経てベースバンド帯域
フイルタ９で擬似逆振幅のパルス性雑音として出力され
るまでの遅延時間をベースバンド帯域フイルタ３の出力
の信号に与え、加算回路５で信号中のパルス性雑音が丁
度うまく、ベースバンド帯域フイルタ９からの逆特性パ
ルス性雑音により打消されるようにするため挿入されて
いる。このアナログ遅延線４は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ
ＣＯｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）、又はＢＢＤ（Ｂａｃｋ
ｅｔＢｒｉｇａｄｅＤｅｖｉｃｅ）等を用いれば容易に
実現できる。以上説明した原理によれば信号中に含まれ
る振幅の大きなパルス性雑音を容易に打消すことができ
、スレスホールドレベル以下で動作するＦＭ復調器等に
応用すれば信号品質を著しく改善することができる。

次に、本発明をデイジタル信号に適用した場合について
説明する。

こ＼でいうデイジタル信号とは元のアナログ信号を離散
的な時間毎に標本化したもの（ＰＡＭ信号）又はそれに
更にＰＣＭのような符号化処理を行つたもの（以下では
デイジタル符号と呼ぶ）である。デイジタル信号はこの
ように時間的に離散的な情報を持つているため、伝送途
上の雑音等の影響で誤りを生じた時はその誤りは１つの
標本値のみに影響する。即ち、インパルス的な雑音とな
る。このようなデイジタル信号では誤りが全てインパル
ス性雑音となり、本発明によつて打消すことができるた
め本発明はデイジタル信号に対しては誤り訂正回路とし
ての機能を有することとなる。図３本発明をデイジタル
信号に適用した実施例で、全デイジタル的に信号処理を
して誤りを打消す場合を示す。

入力信号は前述のデイジタル信号が基底帯域伝送される
か又はＰＳＫ変調等の変調をうけて伝送されてきたもの
である。１２は入力信号の復調器で出力はデイジタル符
号の形で得られる。

２０は復調器１２の出力の分岐回路、１４は分岐回路２
０の出力のデイジタル符号を遅延させるシフトレジスタ
、１６は本来の値からの誤りに起因する帯域外のスペク
トルをデイジタル演算処理で抜き出すデイジタルフイル
タ、１７はデイジタルフイルタ１６の出力より誤りパル
スの有無およびその大きさを検出するための誤り検出回
路、１８は１７で検出された誤りパルスと同振幅で逆極
性の信号を発生する打消信号発生回路、１５はシフトレ
ジタ１４の出力と打消信号発生回路１８の出力の加算回
路である。

次にこの実施例の動作を説明する。

復調器１２の出力のデイジタル符号は、演算に都合が良
いのでこ＼では２進数と仮定するが、他の符号も勿論可
能である。この出力中に誤りを含む時は元のアナログ信
号の帯域外にも雑音スペクトルを生じ、その大きさは誤
りパルスの大きさに比例する。従つて１２の出力信号を
デイジタルフイルタ１６に通し信号帯域外のスペクトル
を抜き出せばその出力におけるスペクトルの形状は誤り
パルスの大きさとデイジタルフイルタの帯域幅によつて
決定される。誤り検出回路１７では予め誤りパルスの大
きさと１６の出力の大きさとの比例定数を設定しておけ
ば１６の出力を１７に入力することにより誤りパルスの
有無および誤りパルスがある時はその大きさを検出する
ことができる。この比例定数の大きさは誤りパルスの大
きさと１６の出力の大きさを比較することにより容易に
実験的設に定できる。誤りパルスが検出された時は打消
信号発生回路１８を駆動し誤りパルスと絶対値が等しく
極性が反対の符号を発生し、加算回路１５でシフトレジ
スタ１４の出力に加算する。シフトレジスタ１４は分岐
回路２０で２分岐されたそれぞれの出力が加算回路１５
で時間的に一致するよう信号を遅延させる機能をもつ。
本実施例では入力信号がデイジタル信号であるため、そ
れに誤りを生じた場合その誤りの大きさもデイジタル量
となる。従つて、１６，１７の回路で誤りの大きさを適
切にデイジタル量で検出することにより１８，１５の回
路を用いて完全に誤りパルスを打消し無くしてしまうこ
とが可能である。さらに、加算回路１５の出力をデイジ
タルーアナログ変換回路および帯域濾波器に通すことに
より誤りを含まない元のアナログ信号が再現される。本
発明はインパルスの頻度がそれ程大きくなくパルス検出
回路入力で隣接インパルス相互が区別できれば有効に働
く。

以上説明したように本発明は、受信信号のベースバンド
帯域外の受信出力からパルス性雑音をデイジタル技術に
より検出し、これを用いて逆極性のパルス性雑音を示す
符号を作成し、必要とする受信信号に印加することによ
り、その受信信号に含まれる誤りパルスを完全になくし
てしまうことができるものである。

前記説明においては、ＦＭ信号（ＰＭ信号）およびデイ
ジタル信号について説明を行つたが、本発明は受信信号
中のパルス性雑音を受信帯域外で検出できるような全て
の伝送方式に適用可能で、例えば振幅位相変調方式等に
も容易に応用でき、その効果は極めて大きいものがある
。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明の原理を説明するためのプロツク図、図２
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは図１のプロツク図に示された回路
の動作を説明するための波形図、図３は本発明の実施例
を示すプロツク図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 帯域制限された基底帯域信号をその基底帯域信号の
   帯域幅より広い伝送容量を有する通信回線を用いて伝送
   する系において、受信信号を復調したディジタル出力中
   の前記基底帯域信号の伝送を行うために必要であつた帯
   域の外側における帯域外受信出力を抜き出すディジタル
   フィルタの出力を誤り検出回路に印加することにより前
   記受信信号を復調したディジタル出力中の誤りパルス及
   びその大きさを検出し、前記誤りパルスとレベルが同一
   で極性が逆の打消信号を作成して、該打消信号を該打消
   信号の作成に要する遅延量を有するシフトレジスタによ
   り遅延されたディジタル出力に加えることにより、前記
   受信信号中のインパルス性雑音を除去することを特徴と
   するインパルス性雑音の除去方式。