WO2006106788A1

WO2006106788A1 - 軽減装置および方法、ならびに受信装置

Info

Publication number: WO2006106788A1
Application number: PCT/JP2006/306586
Authority: WO
Inventors: Yoshiaki Inoue; Manabu Horimoto; Isao Taniguchi; Kazuo Takayama
Original assignee: Fujitsu Ten Limited
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2006-10-12
Also published as: US20090202024A1; JP2006287654A; CN101151808A; CN101151808B; KR100982707B1; JP4230470B2; EP1865607A1; KR20070118160A; EP1865607A4; EP1865607B1

Abstract

　本発明の目的は、適応フィルタによるマルチパスノイズ軽減での従来手法による技術的、性能的欠点を補い、無線電波の信号を快適に受信することを可能にすることである。マルチパス軽減装置２０では、受信信号をＡＤ変換器２４でアナログ信号からデジタル信号に変換して、ＡＤＦ２１でのデジタル信号処理でマルチパスノイズを軽減している。過変調判断手段２２による過変調判断時にはＡＤＦ動作をＯＦＦすることによって、歪み特性の悪化を防ぐ。マルチパスノイズ軽減と、それに伴う過変調時の歪み特性の悪化とを防止し、両立を可能にすることができる。

Description

軽減装置および方法、ならびに受信装置

技術分野

[0001] 本発明は、振幅一定の変調方式で変調されて送信される無線電波を受信する際に

、伝搬中に受けるマルチパスノイズを軽減するための軽減装置および方法、ならびに受信装置に関する。

背景技術

[0002] 従来から、振幅一定の変調方式で変調されて送信される無線電波を受信する際に、伝搬中に受けるマルチパスノイズを軽減するためには、図 19に示すようなマルチパスノイズ軽減装置 1を用いることが知られている。マルチパスノイズ軽減装置 1は、適応フィルタ（Adaptive Digital Filter:以下、「ADF」と略称する。）2を含む。マルチパスノイズ軽減装置 1として ADF2を備える受信装置 3は、周波数変調 (FM)または位相変調 (PM)の方式で変調され、本来は振幅一定の無線電波の受信などのために用いられる。周波数変調または位相変調された無線電波は、通常、一定振幅で受信されるけれども、反射などが生じて複数の経路に別れた状態で受信されると、マルチパスの影響で振幅に変化が生じる。受信装置 3では、受信信号をアナログ Zデジタル変換器 (以下、「AD変換器」と略称する。）4でアナログ信号カゝらデジタル信号に変換して、 ADF2でのデジタル信号処理でマルチパスノイズを軽減している。 ADF2でマルチパスノイズが軽減された受信信号は、検波器 5で検波され、変調信号が復調される。

周波数変調された無線電波は、たとえば超短波 (VHF)の周波数帯で送信される F M放送電波であり、アンテナ 6で受信され、電界強度に応じた高周波 (RF)信号が出力される。高周波信号は、高周波増幅などのための RF部や周波数変換のための Ml X部を備えるアナログ受信処理部 7でアナログ信号の状態での処理を受け、たとえば 10. 7MHz程度の中間周波 (IF)信号として出力される。 IF信号は、 AD変 4でデジタル信号に変換されて、 ADF2に与えられる。

ADF2は、可変フィルタ部 8、係数メモリ 9、フィルタ係数算出手段 10およびェンべロープ算出手段 11を含む。 ADF2においては、デジタル信号に変換された IF信号の振幅変動分をエンベロープ算出手段 11によって検出し、フィルタ係数算出手段 1 0で振幅変動を補正するようにフィルタ係数を算出して、係数メモリ 9に記憶する。可変フィルタ部 8は、係数メモリ 9に記憶されているフィルタ係数を用いて、 IF信号へのマルチパスの影響を取り除く。

図 20は、 ADF2で FM信号からマルチパスの影響で生じるマルチパス歪みを除去する演算処理のための構成を示す。 ADF2に入力されるデジタルィ匕された IF信号 X ( n)は、サンプリング周波数を fsとし、 IF信号のキャリア周波数を fcとすると、 cos (2 π f c/fs)の信号と I信号分解手段 12で掛け合わされて生成される I信号 xi (n)と、 sin (2 π fc/fs)の信号と Q信号分解手段 13で掛け合わされて生成される Q信号 xq (n)とに分解される。 I信号 xi(n)および Q信号 xq(n)は、可変フィルタ部 8と、係数メモリ 9 およびフィルタ係数算出手段 10としてのフィルタ係数更新部とに入力される。フィルタ係数更新部からは、可変フィルタ部 8に、フィルタ係数 a (n), b(n)が出力される。可変フィルタ部 8では、入力された I, Q信号 xi(n) , xq (n)に、係数 a (n) , b (η)をそれぞれ掛ける演算処理の結果を、出力 yi(n), yq(n)として導出する。出力 yi(n), y q(n)は、 FM検波器 5と、フィルタ係数更新部と、エンベロープ算出手段 11である包絡線誤差算出部とにそれぞれ入力される。包絡線誤差算出部では、誤差 e(n)を算出し、フィルタ係数更新部に与える。

図 20に示すような ADF2は、本来一定であるべき FM変調された受信信号の包絡線信号が、マルチパス歪みによって変動する性質を利用して、包絡線が一定となるように適応させる処理を行い、自動で歪みを除去する。可変フィルタ部 8の出力信号 yi (n)および yq(n)は、次の（1), (2)式で計算され、出力される。ここで、 Nはフィルタのタップ（filter Tap)数であり、 N≤k≤Nである。

[数 1]

N

y i (n) = ∑ { a k (n) x i (n-k-N) - b k (n) x q (n— k_N) )

k=-N

（1)

[数 2] N

y q (n) = ∑ { a k (n) x q (n k— N) - b k (n) x i (n-k-N) )

k=-N

（2)

(1), (2)式から、フィルタ係数 a (n), b(n)を随時更新することで、マルチパス歪みを除去することができるフィルタ特性が得られる。フィルタ係数更新部は、次の（3), ( 4)式に従って、係数 a (n) , b (n)を更新する。

ak(n+l) =ak(n)— e(n) {xi(n— k N)yi(n)

+ xq(n— k N)yq(n)} ·'·(3)

bk(n+l) =bk(n) / z e(n) {xi(n—k—N)yq (n)

xq(n— k N)yi(n)} "-(4)

(3), (4)式中、 μは、ステップ Sizeと呼ばれ、適応処理の収束度合いを決定する定数である。また、 e(n)は、包絡線誤差算出部で算出される誤差であり、振幅変動分に対応する。 ADF2は、この包絡線誤差を最小にするように動作し、結果として IF 信号の包絡線が一定となる。包絡線誤差算出部では、次の（5)式で包絡線誤差 e(n )を算出する。このような適応フィルタの動作は、 LMSアルゴリズムと呼ばれている。

e、n) =env— A

env=v {y n) +yq、n)²} "'(5)

または

env = yi (n) ² + yq (n) ²

図 21は、（5)式に用いる包絡線誤差 e(n)と包絡線信号 envとの関係を示す。包絡線 envは、包絡線基準値 Aを中心として変動する。 ADF2のフィルタ係数を制御して FM信号力マルチパスノイズを除くようにすると、たとえば中間周波数増幅器で生じるようなマルチパス歪み以外の線形歪みも自動除去する方向に動作する。

このような ADFを用いるマルチパス除去フィルタでは、マルチパスの原因となる反射波の特性を検出し、検出された特性に応じて初期設定を行う技術が開示されている（たとえば、特許第 3354286号公報参照)。

図 19に示すようなマルチパスノイズ軽減装置 1では、上記動作でマルチパスに起因して発生するノイズ等を除去することができるけれども、下記のような電波状況下では ADF2が動作することにより副作用が生じる。副作用とは、マルチパス発生状況以外で ADF2が動作する結果、元の信号に影響または変化が生じ、音声が歪む、あるいは違和感が発生することである。

(a)過変調時

過変調時には受信波に、変調成分による振幅変動が発生する。 ADF2では、その振幅変動を検出し、振幅変動を解消するように補正する動作を行うけれども、これによって検波されて得られる音声などに、後述するように歪みが発生する。さらに、過変調状態としては、次の 2通りの原因で発生すると考えられる。

(al)受信装置自体が持つ最大帯域幅を超えるように周波数偏移量が大きくなる過変調受信波の入力時。

(a2)受信希望の受信波以外に妨害波が発生して、る電波状況下で、受信装置の持つ混信対策機能により、妨害波を取除くように受信装置の帯域幅を制御しているために、本来なら過変調ではない周波数偏移量でも帯域幅よりも大きくなつてしまう混信対策時。

(b)弱電界時

受信波の電界強度が弱い弱電界時には、ホワイトノイズの影響により、受信波に振幅変動が発生する。 ADF2では、その振幅変動を検出し動作することで、音声に歪みが発生する。

(c)アンテナ切換えダイバシティ受信時

マルチパスなどの受信特性を改善するために、一般的にはダイバシティ受信方式が有効である。ただし、ダイバシティ受信時に、アンテナ切換え方式が実行されると、切換えに伴って受信信号の振幅変動が発生し、音声歪みを発生するような副作用が生じる。アンテナ切換えで振幅変動が発生する状況は以下のような 2通りが考えられる。

(cl)切換えるアンテナ間で電界強度差が発生して、る場合。

(c2)切換えるアンテナの少なくとも 1つのアンテナにマルチパスが発生して、る場発明の開示本発明の目的は、適応フィルタによるマルチパスノイズ軽減での従来手法による技術的、性能的欠点を補い、無線電波の信号を快適に受信することが可能な軽減装置および方法、ならびに受信装置を提供することである。

本発明は、受信信号のマルチパスの影響を軽減する適応フィルタと、

係数の変更によって前記受信信号が劣化してしまう条件が成立している力否かを判断する判断手段とを備え、

前記適応フィルタは、

マルチパスの影響を軽減するための係数を算出する算出手段と、

算出された係数に基づいて係数を更新する更新手段と、

前記判断手段による判断結果に基づいて前記係数の更新動作を抑制する更新許可手段とを具備することを特徴とする軽減装置である。

本発明において、前記判断手段は、前記受信信号に過変調が生じている力否力を判断することを特徴とする。

本発明において、前記判断手段は、前記受信信号の周波数偏移量から変調度を検出する変調度検出手段と、前記変調度と予め定められている周波数帯域との比較を行う比較手段とを有することを特徴とする。

本発明において、前記判断手段は、妨害波に対する混信対策に基づいて過変調が生じてヽるカゝ否かを判断することを特徴とする。

本発明において、妨害波の有無を検出する妨害波検出手段と、

前記妨害波検出手段によって検出された妨害波に基づいて受信信号の通過帯域を制限する帯域通過フィルタとを具備し、

前記判断手段は、前記受信信号の周波数偏移量から変調度を検出する変調度検出手段と、前記変調度と前記帯域通過フィルタによって制限された通過帯域との比較を行う比較手段とを有することを特徴とする。

本発明において、前記判断手段は、時定数に応じて変化させた信号に基づいて受信信号に過変調が生じている力否かを判断することを特徴とする。

本発明において、前記判断手段は、前記受信信号の電界強度が弱電界以下の電界強度であるか否かを判断することを特徴とする。本発明において、前記判断手段は、前記受信信号からの電界強度情報を取得する電界情報取得手段と、前記電界強度情報が弱電界であるか否かの比較を行う比較手段とを有することを特徴とする。

本発明において、前記判断手段は、ダイバシティ受信動作に伴うアンテナ切換えの有無を判断することを特徴とする。

本発明において、前記判断手段は、前記受信信号に外来ノイズが生じている力否かを判断することを特徴とする。

前記受信信号に過変調が生じているか否かを判断する過変調判断手段と、前記受信信号の電界強度が弱電界以下の電界強度であるか否かを判断する弱電界判断手段とを備え、

前記適応フィルタは、

算出された係数に基づいて係数を更新する更新手段と、

前記過変調判断手段および前記弱電界判断手段のいずれか一方による判断結果に基づいて前記係数の更新動作を抑制する更新許可手段とを具備することを特徴とする軽減装置である。

本発明において、前記過変調判断手段は、前記受信信号の周波数偏移量から変調度を検出する変調度検出手段と、前記変調度と帯域通過フィルタによって制限された通過帯域との比較を行う第 1比較手段とを有し、

前記弱電界判断手段は、前記受信信号から電界強度情報を取得する電界情報取得手段と、前記電界強度情報が弱電界であるか否かの比較を行う第 2比較手段とを有することを特徴とする。

本発明は、信号を受信するアンテナと、

受信信号をデジタル信号に変換する変換手段と、

受信信号のマルチパスの影響を軽減する適応フィルタと、

係数の変更によって前記受信信号が劣化してしまう条件が成立している力否かを判断する判断手段とを備え、前記適応フィルタは、

算出された係数に基づいて係数を更新する更新手段と、

前記判断手段による判断結果に基づいて前記係数の更新動作を抑制する更新許可手段とを具備することを特徴とする受信装置である。

本発明は、信号を受信するアンテナと、

受信信号をデジタル信号に変換する変換手段と、

受信信号のマルチパスの影響を軽減する適応フィルタと、

前記適応フィルタは、

算出された係数に基づいて係数を更新する更新手段と、

前記過変調判断手段および前記弱電界判断手段のいずれか一方による判断結果に基づいて前記係数の更新動作を抑制する更新許可手段とを具備することを特徴とする受信装置である。

本発明は、上述の軽減装置を備えた移動体用受信装置である。

本発明において、移動体用受信装置は、車載用受信装置として使用されることを特徴とする。

本発明において、移動体用受信装置は、携帯用受信装置として使用されることを特徴とする。本発明は、信号のマルチパスの影響を軽減するための係数を算出する係数算出ステツプと、

前記係数の更新によって前記信号が劣化してしまう条件が成立している力否かを判断する判断ステップと、

該判断結果に基づいて前記係数の更新動作を抑制する更新許可ステップと、算出された係数に基づいて係数を更新する更新ステップとから成ることを特徴とする軽減方法である。

本発明は、信号のマルチパスの影響を軽減するための係数を算出する係数算出ステツプと、

前記信号に過変調が生じている力否かを判断する過変調判断ステップと、前記信号の電界強度が弱電界以下の電界強度であるか否かを判断する弱電界判断ステップと、

前記過変調判断ステップおよび前記弱電界判断ステップのいずれか一方による判断結果に基づいて前記係数の更新動作を抑制する更新許可ステップと、

算出された係数に基づいて係数を更新する更新ステップとから成ることを特徴とする軽減方法である。

本発明において、前記過変調判断ステップは、前記信号の周波数偏移量から変調度を検出する変調度検出ステップと、前記変調度と帯域通過フィルタによって制限された通過帯域との比較を行う第 1比較ステップとから成り、

前記弱電界判断ステップは、前記信号から電界強度情報を取得する電界情報取得ステップと、前記電界強度情報が弱電界であるか否かの比較を行う第 2比較ステツプとから成ることを特徴とする。

図面の簡単な説明

本発明の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。

図 1は、本発明の実施の一形態としてのマルチノスノイズ軽減装置の概略的な構成を示すブロック図である。

図 2Aおよび図 2Bは、図 1の ADFによる過変調時の歪悪ィ匕の副作用の例を示す波形図である。

図 3は、本発明の実施の他の形態としてのマルチパスノイズ軽減装置の概略的な構成を示すブロック図である。

図 4は、本発明の実施のさらに他の形態としてのマルチノスノイズ軽減装置の概略的な構成を示すブロック図である。

図 5は、本発明の実施のさらに他の形態としてのマルチノスノイズ軽減装置の概略的な構成を示すブロック図である。

図 6は、本発明の実施のさらに他の形態としてのマルチノスノイズ軽減装置の概略的な構成を示すブロック図である。

図 7は、図 3などの ADFの動作として、係数更新手法に、可変 BPFのフィルタ関数の逆関数を用いる構成を示すブロック図である。

図 8は、図 7で、 IF信号と可変 BPFのフィルタ関数 G (f)との関係を示すグラフである。

図 9は、図 7で、補正値 Kによって、 ADFから見た目上のエンベロープ値が一定になって、る状態を示す波形図である。

図 10Aは図 1などの変調度検出器から、混変調時に出力される変調度検出信号を示す波形図であり、図 10Bはその変調度検出信号を時定数に応じて変化させた状態を示す波形図である。

図 11Aは図 1などの変調度検出器から、マルチパスノイズ発生時に出力される変調度検出信号を示す波形図であり、図 11Bはその変調度検出信号を時定数に応じて変化させた状態を示す波形図である。

図 12は、 IF信号の信号レベルの時間変化を示す波形図である。

図 13は、変調による周波数偏移 Δ ίの分割したレベルと振幅との関係には、特異点が生じることを示すグラフである。

図 14は、 ADFの動作の ONZOFFの判断基準を示す図表である。

図 15は、図 14に示すように ADFの動作を ONZOFFするための構成を示すブロック図である。

図 16は、本発明の実施のさらに他の形態としてのマルチノスノイズ軽減装置の概略的な構成を示すブロック図である。

図 17は、外来ノイズのスペクトラムを示すグラフである。

図 18Aおよび図 18Bは、本発明のさらに他の形態としての移動体用受信装置を示す図である。

図 19は、従来からのマルチパスノイズ軽減装置の概略的な構成を示すブロック図である。

図 20は、図 19の ADFで FM信号からマルチパスの影響で生じるマルチパス歪みを除去する演算処理のための構成を示すブロック図である。

図 21は、包絡線誤差 e (n)と包絡線信号 envとの関係を示す波形図である。

発明を実施するための最良の形態

以下図面を参考にして本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。

複数の形態では、先行して説明している形態に対応する部分に同一の参照符を付し、重複する説明を省略する。また、機能に重複が生じていない形態は、組合わせて実施することちでさる。

図 1は、本発明の実施の一形態としての軽減装置であるマルチパスノイズ軽減装置 20の概略的な構成を示す。受信装置 23に備えられるマルチパスノイズ軽減装置 20 は、適応フィルタ（Adaptive Digital Filter:以下、「ADF」と略称する。） 21および判断手段である過変調判断手段 22を含む。 ADF21は、基本的に、図 18に示すような A DFlと同様な適応フィルタとしての動作を行う。マルチパスノイズ軽減装置 20として A DF21を備える受信装置 23は、周波数変調 (FM)または位相変調 (PM)の方式で変調され、本来は振幅一定の無線電波の受信などのために用いられる。受信装置 2 3では、受信信号をアナログ Zデジタル変換器 (以下、単に AD変換器と略称する。 ) 24でアナログ信号からデジタル信号に変換して、 ADF21でのデジタル信号処理でマルチパスノイズを軽減してヽる。 ADF21でマルチパスノイズが軽減された受信信号は、検波器 25で検波され、変調信号が復調される。以上のようなマルチパス軽減装置 20は、 AD変換器 24を除いて、デジタル信号プロセッサ（DSP)による演算動作で実現することができる。 DSPと AD変とを、半導体集積回路 (IC)として、一体ィ匕することちでさる。受信装置 23が受信する無線電波は、たとえば超短波 (VHF)の周波数帯で送信される FM放送電波であり、アンテナ（以下、「ANT」と略称する。） 26で受信され、電界強度に応じた高周波 (RF)信号が出力される。高周波信号は、高周波増幅などのための RF部および周波数変換のための MIX部を備えるアナログ受信処理部 27でアナログ信号の状態での処理を受け、たとえば 10. 7MHz程度の中間周波（IF)信号として出力される。 IF信号は、 AD変 24でデジタル信号に変換される。

ADF21は、更新手段である、可変フィルタ部 28および係数メモリ 29、ならびに算出手段である、フィルタ係数算出手段 30およびエンベロープ算出手段 31とともに、更新許可手段である係数更新許可手段 32を含む。 ADF21においては、デジタル信号に変換された IF信号の振幅変動分をエンベロープ算出手段 31によって検出し、フィルタ係数算出手段 30で振幅変動を補正するようにフィルタ係数を算出して、係数メモリ 29に記憶する。可変フィルタ部 28は、係数メモリ 29に記憶されているフィルタ係数を用いて、 IF信号へのマルチパスの影響を取り除く。 ADF21では、係数更新許可手段 32を設け、 ADF21の動作で副作用が生じるような条件では、係数更新の動作を禁止するようにしてヽる。

ADF21の係数更新許可手段 32には、過変調判断手段 22による係数更新許可か否かの判断結果が入力される。過変調判断手段 22での判断に要する時間を調整するために、 AD変換器 24から ADF21に入力する IF信号は、遅延手段 33で遅延 (D ELAY)が与えられる。過変調判断手段 22は、検波器 34、変調度検出手段である変調度検出器 35および比較手段である比較器 36を含む。検波器 34は、 AD変翻 2 4で変換されたデジタル信号の IF信号を周波数検波し、変調度検出器 35は周波数偏移量から変調度を検出する。比較器 36は、検出された変調度を予め設定されている基準と比較し、変調度が基準を超えると過変調と判断して、係数更新を禁止する。係数更新の禁止は、たとえばフラグを設定して行うことができる。係数更新が禁止されると、たとえば、フィルタ係数算出手段 30は設定されたフラグを見て、新たな係数の算出は行わない。なお、すでに係数の算出を開始していれば、その算出結果は、係数メモリ 9に記憶され、係数更新禁止以後の可変フィルタ部 28でのフィルタ演算に使用される。この結果、可変フィルタ部 28は、係数更新禁止直後の係数に固定されることになる。なお、係数更新禁止ではなぐ ADF21をバイノスして、遅延手段 33の出力を検波器 25に直接入力するようにしてもよい。すなわち、適応フィルタの動作による影響を少なくとも通常よりは抑制するようにすればょ、。

FM変調された無線信号の変調度は、受信信号の周波数偏移量を、標準的な周波数偏移量と比較して表すことができる。 FM放送などでは、たとえば 75kHzの周波数偏移が変調度 100%に対応している。ただし、受信装置 23では、受信信号へ影響を避けるために、受信周波数帯域幅は、たとえば 150kHzに設定している。したがって、 100%を超える過変調が生じても、直ちに影響が生じる訳ではない。ただし、変調度が 200%に近くなると、受信周波数帯域を決定しているフィルタの特性が平坦ではなくなり、過変調の影響が大きくなる。

図 2Aおよび図 2Bは、 ADF21によるマルチパスノイズ低減の効果の例と、過変調時の歪悪化の副作用の例とを示す。図 2Aは ADF21を動作させない場合を示し、図 2Bは ADF21を動作させる場合を示す。過変調時には、 ADF21を動作させることによって、歪悪ィ匕の結果となってしまう。図 1のマルチパス軽減装置 20では、過変調検出時には ADF動作を OFFすることによって、マルチパスノイズ軽減と、それに伴う過変調時の歪み特性の悪化とを防止し、両立を可能にすることができる。

図 3は、本発明の実施の他の形態としての軽減装置であるマルチパスノイズ軽減装置 40の概略的な構成を示す。受信装置 43に備えられるマルチパスノイズ軽減装置 4 0は、図 1のマルチパスノイズ軽減装置 20の過変調判断手段 22に代えて、妨害検出手段 41および判断手段である過変調判断手段 42を含む。マルチパスノイズ軽減装置 40を含む受信装置 43は、 IF信号の帯域幅を、可変帯域通過フィルタ（以下、「可変 BPF」と略称する。）44で制限し、隣接妨害波に対する混信対策を行うことができる。隣接妨害波の有無は、妨害検出手段 41によって検出される。妨害検出手段 41 は、受信装置 43の最大帯域幅よりも外側の周波数を部分的に通過させるノッチフィルタなどで実現される。可変 BPF44は、隣接妨害波が検出されると、通過帯域幅を制限し、混信を防止することができる。このような可変 BPF44と妨害検出手段 41とは、混信対策ブロックを構成する。受信装置 43が自動車などの移動体に搭載されるような場合、時々刻々受信環境が変化する電波状況にあり、隣接局による混信を対策する上で有効なブロックとなる。

過変調判断手段 42は、検波器 34、変調度検出器 35および比較手段である比較器 46を含む。比較器 46は、妨害検出手段 41が検出する隣接妨害波に基づいて帯域が制限される可変 BPF44のカットオフ周波数情報 Fcを基準として、可変 BPF44 を通過し、検波器 34で検波された IF信号の、変調度検出器 35で検出された変調度が過変調である力否かを判断し、過変調であると判断すると、 ADF21の動作を禁止する。つまり、隣接妨害の状態によりカットオフ周波数情報 Fcが変わるので、この Fc を検出するようにしている。

すなわち、図 1の過変調判断手段 21は、希望信号の変調度と、予め既知である受信装置 23の帯域幅との比較から過変調状態を認識し、 ADF21の動作を禁止する係数制御などを行うものであるが、受信装置 43のように妨害対策が行われるものであれば、受信装置 43の帯域幅は変化することになる。たとえば、受信装置 43の最大帯域幅は 150kHzであるとする。 98. 1MHzの FM放送受信時、変調度が 75kHzZde viationである場合を想定する。この場合、 98. 3MHzに妨害局が存在した場合、妨害検出手段 41が妨害を検出し、可変 BPF44は、帯域幅を、たとえば 150kHzから 5 0kHzに絞る動作を行う。この場合、本来は過変調ではなくても、可変 BPF44の影響により、希望信号に歪みを発生させることになり、 ADF21を動作させている場合は、さらに歪みが増大することになる。このときに、可変 BPF44の Fc情報と変調度とを比較することによって ADFの制御を行えば、信号歪みの悪ィ匕を防止することが可能となり、妨害対策機能とマルチパス軽減機能との両立を可能とすることができる。広帯域の隣接妨害波の存在が妨害検出手段 41で検出されると、可変 BPF44の周波数帯域 BWを絞るための BW制御が行われる。

図 4は、本発明の実施のさらに他の形態としての軽減装置であるマルチパスノイズ軽減装置 50の概略的な構成を示す。受信装置 53に備えられるマルチパスノイズ軽減装置 50では、図 1のマルチパスノイズ軽減装置 20の過変調判断手段 21に代えて、判断手段である弱電界判断手段 52が用いられる。受信装置 53は、アナログ受信処理部 27などで、自動利得制御 (AGC)などのために電界強度情報を生成して!/、る。弱電界判断手段 52は、電界情報取得手段 54で電界強度情報を取得し、比較手段である比較器 56で弱電界か否かを比較する。弱電界は、 IF信号にホワイトノイズによるエンベロープが発生する電界強度以下の状態とする。弱電界判断手段 52は、弱電界以下の電界強度では、 ADF21の動作を禁止する制御を行う。これによつて、電界強度が弱、時に ADF動作を OFFにすることができ、マルチパスノイズ軽減と弱電界時の歪み特性の劣化防止との両立を可能とすることができる。

図 5は、本発明の実施のさらに他の形態としての軽減装置であるマルチパスノイズ軽減装置 60の概略的な構成を示す。受信装置 63に備えられるマルチパスノイズ軽減装置 60では、マルチパスノイズ軽減を、主アンテナ（MAIN— ANT)と副アンテナ (SUB— ANT)との切換によるダイバシティ受信を併用して行う。ダイバシティ受信部 61は、ダイバシティ制御ブロック 62を、判断手段であるダイバシティ切換え判断手段としても機能させ、切換え時に、 ADF21の動作を禁止させる。ダイバシティ受信部 6 1は、ダイバシティ制御ブロック 62とともに、マルチパス検出ブロック 64、電界強度検出ブロック 65およびアンテナ切換えスィッチ（以下、「ANT切換え SW」と略称する） 6 6を含む。マルチパス検出ブロック 64はマルチパスの発生の有無を検出し、電界強度検出ブロック 65は、受信する無線電波の電界強度を検出する。 ANT切換え SW6 6は、主アンテナと副アンテナとを切換えるスィッチであり、ダイバシティ制御ブロック 6 2によって切換えは制御される。

ダイバシティ受信動作で、アンテナを切換えるタイミングでは、 ADF21に入力される IF信号に急激な変化が発生している。 ADF21がそれに反応して係数更新を行うと、信号歪みおよび異音が発生してしまう。このため、アンテナの切換えなどのダイバシティ受信での切換え動作を行うタイミングで ADF21の動作を禁止する。これによつて、マルチパスノイズ軽減と弱電界時の歪み特性の劣化防止との両立を可能とすることができる。

図 6は、本発明の実施のさらに他の形態としての軽減装置であるマルチパスノイズ軽減装置 70の概略的な構成を示す。受信装置 73に備えられるマルチパスノイズ軽減装置 70では、図 3のマルチパスノイズ軽減装置 40での過変調判断手段 42と、図 4 の弱電界判断手段 52とを組合わせた条件判断手段 72を含む。すなわち、過変調判断手段 42は、検波器 34と、変調度検出手段である変調度検出器 36と、第 1比較手段である比較器 46とを含む。弱電界判断手段 52は、電界情報取得手段 54と、第 2 比較手段である比較器 56とを含む。条件判断手段 72は、比較器 46, 56による過変調と弱電界との判断結果の論理和（OR)を OR回路 73で判断し、判断結果で ADF2 1の動作を禁止する。過変調か弱電界かの一方が成立していれば ADF21の動作が禁止されるので、より高精度な制御が実現可能となる。

図 7は、 ADF21の動作として、係数更新手法に、可変 BPF44のフィルタ関数の逆関数を用いる構成を示す。過変調歪みは、隣接妨害波除去用可変 IFフィルタである可変 BPF44によって発生する。この可変 BPF44の帯域幅が絞られると、 IF信号に振幅変化が生じる。エンベロープ算出手段 80は、この振幅変化を算出する。フィルタ係数算出手段 81は、補正値 Kを、 1/F ( I Δ ί I )として算出する。 Δ ίは、変調度検出手段 82によっては、検出される。 Fは、可変 BPF44のフィルタ関数 Gの逆関数である。

図 8は、 IF信号と可変 BPF44のフィルタ関数 G (f)との関係を示す。エンベロープ算出手段 80の出力信号を 0に近付けて、 ADF21から見ると、混変調時に図 20の en V値を一定にすることで、 ADF21の効果を弱めることができる。

図 9は、補正値 Kによって、 ADF21から見た目上のエンベロープ値が一定になつている状態を示す。

図 10A、図 10B、図 11Aおよび図 11Bは、変調度検出器 35から出力される変調度検出信号を時定数に応じて変化させて誤検出を防止する状態を示す。図 10Bは、図 10Aに示される過変調時の過変調検出信号を時定数に応じて変化させて、 ADF21 の動作を禁止する係数更新制御信号が ONとなる閾値 Vthまで上昇するのに時間が力かっても、係数更新制御信号は ONになることを示す。図 11Bは、図 11Aに示されるマルチパスノイズ発生時の変調度検出信号では、短時間であるので、該変調度検出信号を時定数に応じて変化させても閾値 Vthまで上昇せず、係数更新制御信号は OFFを続け、 ADF21の動作は禁止されず、マルチパスノイズ軽減が継続して行われる。

変調度検出器 35は、過変調検出を FM検波信号レベルの最大値 (MAXHOLD) を用いて行う。図 11Aに示すように、マルチパスノイズ発生時にも、過変調時同様に、 FM検波信号レベルが増大するため、変調度検出信号を用いて過変調の検出を行うと、マルチパスノイズ発生時にも ADF動作を禁止してしまう可能性がある。そこで、こういった事態を回避するため、図 11Bに示すように、変調度検出信号を時定数に応じて変化させることで、過変調時とマルチパスノイズ発生時との切り分けを行う。過変調時は、変調度検出信号の発生時間が長くなるので、変調度検出信号を時定数に応じて変化させても過変調を充分に検出可能である。

本発明の実施のさらに他の形態としては、電界急変時とマルチパスノイズ発生時とを判断し、電界急変時には ADF21の動作を禁止することもできる。電界急変時とマルチパスノイズ発生時との切り分け方法としては、振幅と変調との相関の有無によつて判断することで行う。変調との相関の有無を知る手法としては、変調度 (周波数偏移）に対する IF信号の振幅の特異点の有無を用いることができる。

図 12は、 IF信号を検波した信号の周波数偏移 Δ ίの時間変化を示す。振幅を複数のレベル LI, L2, · ··, L- l, L- 2, ···,に分けて周波数偏移 Δ ίを分割する。

図 13は、変調による周波数偏移 Δ ίの分割したレベルと振幅との関係には、特異点が生じることを示す。特異点は、たとえば振幅を周波数偏移で微分して、ある程度大きな変化が生じたり、符号が反転したりする点として検出される。

図 14は、 ADF21の動作の ONZOFFの判断基準を示す。振幅に変動が有り、つ特異点があればマルチパスノイズ発生として、 ADF21を ONとする。振幅に変動が有り、特異点が存在しなければ電界急変時と判断して、 ADF21の動作を OFFにして禁止する。振幅変動がなければ、 ADF21の動作は OFFとする。

図 15は、図 14に示すように ADF21の動作を ONZOFFするための構成を示す。電界急変判断手段 91は、振幅検出手段 92、ハイパスフィルタ (HPF) 93、変動検出手段 94および FM検波器 95を含む。振幅検出手段 92は、たとえば Sメータ信号に基づいて IF信号の振幅を検出する。ハイパスフィルタ 93は高域成分を通過させ、変動検出手段 94で変動分を検出する。 FM検波器 95は、 IF信号を検波して周波数偏移 Δ ίを検出する。周波数偏移 Δ ίは、 La, Lb, Lcなどの複数のレベルに、 Δ ί分割手段 95a, 95b, 95c【こよって分害 ijされ、レジスタ 97a, 97b, 97c【こそれぞれ格糸内される振幅に基づいて特異点を検出する。変動検出手段 94が変動を検出し、かつ特異点検出手段が特異点を検出していることを、 AND回路 99で判断し、図 14に示すようなマルチパス時の動作を行う。特異点検出手段 98は、レジスタ 97a, 97b, 97cに格納されるレベル特異点を検出する。

図 16は、本発明の実施のさらに他の形態としての軽減装置であるマルチパスノイズ軽減装置 100の概略的な構成を示す。受信装置 103に備えられるマルチノスノイズ軽減装置 100では、判断手段である外来ノイズ判断手段 102が IF信号に外来ノイズ混入と判断すると、 ADF21の動作を禁止する。受信装置 103では、目的の無線電波とともに、外来ノイズが混入する場合がある。外来ノイズ判断手段 102は、 SideSpec trum部抽出用フィルタ 104および比較 Z制御フラグ生成部 105を含む。外来ノイズの周波数成分は全帯域に存在しているために、 IF信号に混入した外来ノイズ検出は、図 17に示す A fmax〜A fmax以外の SideSpectrum部分を抽出して行う。ただし、発生時間が短い単発系のノイズに対しては制御を行わずに、ある程度長い外来ノィズに対してその発生区間は ADF21の動作を禁止するようにすることが好ましい。比較 Z制御フラグ生成部 105は、そのような発生時間による制御を、たとえば、図 10 Bおよび図 11Bのように、変調度検出信号を時定数に応じて変化させることなどで行図 18Aおよび図 18Bは、本発明のさらに他の形態としての移動体用受信装置を示す図である。移動体用受信装置は、上述の実施形態に示されるような、 ADF21を有するマルチパスノイズ軽減装置 20, 40, 50, 60, 70, 100を備える受信装置 23, 43 , 53, 63, 73, 103によって実現される。移動体用受信装置の例としては、たとえば、図 18Aに示される車載用受信装置、図 18Bに示される携帯用受信装置が挙げられる。このような移動体用受信装置は、マルチパスノイズの影響を受けやすい。したがって、このようなマルチパスノイズの影響を受けやすい移動体用受信装置を、本発明のマノレチノスノイズ軽減装置 20, 40, 50, 60, 70, 100を備える受信装置 23, 4 3, 53, 63, 73, 103で実現することによって、適応フィルタによるマルチパスノイズ軽減での従来手法による技術的、性能的欠点を補い、無線電波の信号を快適に受信することが可能となる。

本発明は、その精神または主要な特徴力逸脱することなぐ他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。

産業上の利用可能性

本発明によれば、軽減装置は適応フィルタを備え、判断手段を含む。適応フィルタは、振幅に変化が生じない変調方式の無線電波を受信する際に、無線電波の伝搬過程で生じるマルチパスの影響を軽減するために、受信信号の振幅変動分を検出しながら可変フィルタのフィルタ係数を振幅変動を抑えるように更新する動作を行う。判断手段は、適応フィルタの係数の変更によって受信信号が劣化してしまう条件が成立しているか否かを判断する。更新許可手段は、判断手段による判断結果に基づいて係数の更新動作を抑制するので、適応フィルタによるマルチパスノイズ軽減での従来手法による技術的、性能的欠点を補い、無線電波の信号を快適に受信することが可能となる。

本発明によれば、判断手段は、受信信号に過変調が生じている力否かを判断するので、その判断結果に基づいて、更新許可手段によって係数の更新動作を抑制し、これによつて、適応フィルタによるマルチパスノイズ軽減での従来手法による技術的、性能的欠点を補、、無線電波の信号を快適に受信することが可能となる。

本発明によれば、判断手段による過変調が生じている力否かの判断は、変調度と予め定められている周波数帯域との比較に基づいて行うので、実際に影響が生じる過変調であるか否かを判断することができる。

本発明によれば、妨害波に対する混信対策に基づいて過変調が生じている力否かを判断するので、妨害波によって生じる過変調の影響を確実に除くことができる。本発明によれば、判断手段による過変調が生じている力否かの判断は、変調度と帯域通過フィルタによって制限された通過帯域との比較に基づいて行うので、実際に影響が生じる過変調である力否かを判断することができる。

本発明によれば、判断手段での過変調の判断は、時定数に応じて変化させた信号に基づいて行うので、判断が過敏にならず、誤検出を防止することができる。過変調が実際に発生していれば、変調度検出信号はマルチパスノイズに比較して長期間継続するので、該変調度検出信号を時定数に応じて変化させても過変調を充分に検出可能であり、適応フィルタの動作を抑制する効果を充分に得ることができる。

本発明によれば、過変調時とともに、弱電界時にも適応フィルタの動作を抑制するので、適応フィルタの動作によって受信信号がかえって劣化するような状況を避けることができる。

本発明によれば、電界情報取得手段によって取得された受信信号からの電界強度情報が、弱電界である力否力を比較手段によって判断し、弱電界であると判断すると、適応フィルタの動作が抑制されるので、適応フィルタによるマルチパスノイズ軽減での従来手法による技術的、性能的欠点を補い、無線電波の信号を快適に受信することが可能となる。

本発明によれば、判断手段は、ダイバシティ受信動作が行われるときに、ダイバシティ受信動作に伴う切換えの有無で、適応フィルタの係数の変更によって受信信号が劣化してしまう条件が成立している力否かを判断し、切換え有りと判断すると、適応フィルタの動作を抑制するので、適応フィルタによるマルチパスノイズ軽減での従来手法による技術的、性能的欠点を補い、無線電波の信号を快適に受信することが可能となる。

本発明によれば、判断手段は、外来ノイズ発生の有無で、適応フィルタの係数の変更が受信信号を劣化させる予め定める条件が成立している力否かを判断し、外来ノィズ発生有りと判断すると、適応フィルタの動作を抑制するので、適応フィルタによるマルチパスノイズ軽減での従来手法による技術的、性能的欠点を補い、無線電波の信号を快適に受信することが可能となる。

本発明によれば、軽減装置は適応フィルタを備え、過変調判断手段と弱電界判断手段とを含む。適応フィルタは、振幅に変化が生じない変調方式の無線電波を受信する際に、無線電波の伝搬過程で生じるマルチパスの影響を軽減するために、受信信号の振幅変動分を検出しながら可変フィルタのフィルタ係数を振幅変動を抑えるように更新する動作を行う。過変調判断手段によって受信信号に過変調が生じているか否かが判断され、弱電界判断手段によって受信信号の電界強度が弱電界以下の電界強度であるか否かが判断される。過変調判断手段では、変調度検出手段によつて検出された変調度と帯域通過フィルタによって制限された通過帯域との比較を第 1 比較手段によって行う。弱電界判断手段では、電界情報取得手段によって取得された受信信号力もの電界強度情報が、弱電界であるか否力を第 2比較手段によって判断する。更新許可手段は、過変調判断手段および弱電界判断手段のいずれか一方による判断結果に基づいて係数の更新動作を抑制するので、より高精度な制御が可能となり、適応フィルタによるマルチパスノイズ軽減での従来手法による技術的、性能的欠点を補い、無線電波の信号を快適に受信することが可能となる。

本発明によれば、受信装置は、アンテナで受信した信号を変換手段によってデジタル信号に変換して、適応フィルタを用いるデジタル信号処理を行う。判断手段は、適応フィルタの係数の変更によって受信信号が劣化してしまう条件が成立しているか否かを判断する。更新許可手段は、判断手段による判断結果に基づいて係数の更新動作を抑制するので、適応フィルタによるマルチパスノイズ軽減での従来手法による技術的、性能的欠点を補い、無線電波の信号を快適に受信することが可能になる本発明によれば、受信装置は、アンテナで受信した信号を変換手段によってデジタル信号に変換して、適応フィルタを用いるデジタル信号処理を行う。過変調判断手段によって受信信号に過変調が生じているか否力が判断され、弱電界判断手段によつて受信信号の電界強度が弱電界以下の電界強度である力否かが判断される。過変調判断手段では、変調度検出手段によって検出された変調度と帯域通過フィルタによって制限された通過帯域との比較を第 1比較手段によって行う。弱電界判断手段では、電界情報取得手段によって取得された受信信号からの電界強度情報が、弱電界であるか否かを第 2比較手段によって判断する。更新許可手段は、過変調判断手段および弱電界判断手段のいずれか一方による判断結果に基づいて係数の更新動作を抑制するので、より高精度な制御が可能となり、適応フィルタによるマルチパスノイズ軽減での従来手法による技術的、性能的欠点を補い、無線電波の信号を快適に受信することが可能となる。

本発明によれば、移動体用受信装置は上述の軽減装置を備えるので、特にマルチパスノイズの影響を受けやすヽ、車載用受信装置または携帯用受信装置などで好適に使用でき、適応フィルタによるマルチパスノイズ軽減での従来手法による技術的、性能的欠点を補、、無線電波の信号を快適に受信することが可能となる移動体用受信装置を実現することができる。

本発明によれば、判断ステップにおいて、係数の変更によって信号が劣化してしまう条件が成立している力否かを判断する。条件が成立していると判断すると、更新許可ステップにおいて、更新動作を抑制する。したがって、マルチパスノイズ軽減での従来手法による技術的、性能的欠点を補い、無線電波の信号を快適に受信することが可能となる。

本発明によれば、過変調判断ステップにおいて、信号に過変調が生じている力否かを判断し、弱電界判断ステップにおいて、信号の電界強度が弱電界以下の電界強度であるか否かを判断する。過変調判断ステップでは、変調度検出ステップにおいて検出された変調度と帯域通過フィルタによって制限された通過帯域との比較を第 1 比較ステップによって行う。弱電界判断ステップでは、電界情報取得ステップによつて取得された信号力もの電界強度情報が、弱電界であるか否力を第 2比較ステップによって判断する。更新許可ステップにおいて、過変調判断ステップおよび弱電界判断ステップの、ずれか一方による判断結果に基づ、て係数の更新動作を抑制する。したがって、より高精度な制御が可能となり、マルチパスノイズ軽減での従来手法による技術的、性能的欠点を補い、無線電波の信号を快適に受信することが可能となる。

Claims

請求の範囲

[1] 受信信号のマルチパスの影響を軽減する適応フィルタと、

前記適応フィルタは、

算出された係数に基づいて係数を更新する更新手段と、

前記判断手段による判断結果に基づいて前記係数の更新動作を抑制する更新許可手段とを具備することを特徴とする軽減装置。

[2] 前記判断手段は、前記受信信号に過変調が生じて!/、るか否かを判断することを特徴とする請求項 1記載の軽減装置。

[3] 前記判断手段は、前記受信信号の周波数偏移量から変調度を検出する変調度検出手段と、前記変調度と予め定められている周波数帯域との比較を行う比較手段とを有することを特徴とする請求項 2記載の軽減装置。

[4] 前記判断手段は、妨害波に対する混信対策に基づいて過変調が生じているか否かを判断することを特徴とする請求項 2記載の軽減装置。

[5] 妨害波の有無を検出する妨害波検出手段と、

前記判断手段は、前記受信信号の周波数偏移量から変調度を検出する変調度検出手段と、前記変調度と前記帯域通過フィルタによって制限された通過帯域との比較を行う比較手段とを有することを特徴とする請求項 4記載の軽減装置。

[6] 前記判断手段は、時定数に応じて変化させた信号に基づ!、て受信信号に過変調が生じている力否かを判断することを特徴とする請求項 2または 4記載の軽減装置。

[7] 前記判断手段は、前記受信信号の電界強度が弱電界以下の電界強度であるか否かを判断することを特徴とする請求項 1記載の軽減装置。

[8] 前記判断手段は、前記受信信号からの電界強度情報を取得する電界情報取得手段と、前記電界強度情報が弱電界である力否かの比較を行う比較手段とを有することを特徴とする請求項 7記載の軽減装置。

[9] 前記判断手段は、ダイバシティ受信動作に伴うアンテナ切換えの有無を判断することを特徴とする請求項 1記載の軽減装置。

[10] 前記判断手段は、前記受信信号に外来ノイズが生じて！/ヽるか否かを判断することを特徴とする請求項 1記載の軽減装置。

[11] 受信信号のマルチパスの影響を軽減する適応フィルタと、

前記適応フィルタは、

算出された係数に基づいて係数を更新する更新手段と、

前記過変調判断手段および前記弱電界判断手段のいずれか一方による判断結果に基づいて前記係数の更新動作を抑制する更新許可手段とを具備することを特徴とする軽減装置。

[12] 前記過変調判断手段は、前記受信信号の周波数偏移量から変調度を検出する変調度検出手段と、前記変調度と帯域通過フィルタによって制限された通過帯域との比較を行う第 1比較手段とを有し、

前記弱電界判断手段は、前記受信信号から電界強度情報を取得する電界情報取得手段と、前記電界強度情報が弱電界であるか否かの比較を行う第 2比較手段とを有することを特徴とする請求項 11記載の軽減装置。

[13] 信号を受信するアンテナと、

受信信号をデジタル信号に変換する変換手段と、

受信信号のマルチパスの影響を軽減する適応フィルタと、

前記適応フィルタは、

マルチパスの影響を軽減するための係数を算出する算出手段と、算出された係数に基づいて係数を更新する更新手段と、

前記判断手段による判断結果に基づいて前記係数の更新動作を抑制する更新許可手段とを具備することを特徴とする受信装置。

[14] 信号を受信するアンテナと、

受信信号をデジタル信号に変換する変換手段と、

受信信号のマルチパスの影響を軽減する適応フィルタと、

前記適応フィルタは、

算出された係数に基づいて係数を更新する更新手段と、

前記過変調判断手段および前記弱電界判断手段のいずれか一方による判断結果に基づいて前記係数の更新動作を抑制する更新許可手段とを具備することを特徴とする受信装置。

[15] 前記過変調判断手段は、前記受信信号の周波数偏移量から変調度を検出する変調度検出手段と、前記変調度と帯域通過フィルタによって制限された通過帯域との比較を行う第 1比較手段とを有し、

前記弱電界判断手段は、前記受信信号から電界強度情報を取得する電界情報取得手段と、前記電界強度情報が弱電界であるか否かの比較を行う第 2比較手段とを有することを特徴とする請求項 14記載の受信装置。

[16] 請求項 1に記載の軽減装置を備えた移動体用受信装置。

[17] 車載用受信装置として使用されることを特徴とする請求項 16記載の移動体用受信装置。

[18] 携帯用受信装置として使用されることを特徴とする請求項 16記載の移動体用受信装置。

[19] 信号のマルチパスの影響を軽減するための係数を算出する係数算出ステップと、前記係数の更新によって前記信号が劣化してしまう条件が成立している力否かを判断する判断ステップと、

該判断結果に基づいて前記係数の更新動作を抑制する更新許可ステップと、算出された係数に基づいて係数を更新する更新ステップとから成ることを特徴とする軽減方法。

[20] 信号のマルチパスの影響を軽減するための係数を算出する係数算出ステップと、前記信号に過変調が生じている力否かを判断する過変調判断ステップと、前記信号の電界強度が弱電界以下の電界強度であるか否かを判断する弱電界判断ステップと、

算出された係数に基づいて係数を更新する更新ステップとから成ることを特徴とする軽減方法。

[21] 前記過変調判断ステップは、前記信号の周波数偏移量から変調度を検出する変調度検出ステップと、前記変調度と帯域通過フィルタによって制限された通過帯域との比較を行う第 1比較ステップとから成り、

前記弱電界判断ステップは、前記信号から電界強度情報を取得する電界情報取得ステップと、前記電界強度情報が弱電界であるか否かの比較を行う第 2比較ステツプとから成ることを特徴とする請求項 20記載の軽減方法。