WO2006106967A1

WO2006106967A1 - ノイズキャンセラ

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Publication number: WO2006106967A1
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Inventors: Hideyuki Kanno; Toru Ohashi
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Publication date: 2006-10-12
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Description

明細書

ノイズキャンセラ

技術分野

[0001] 本発明は、入力信号に混入したノイズを除去するノイズキャンセラに関する。

背景技術

[0002] 信号処理技術分野では、処理すべき入力信号に混入した外来ノイズを除去することが重要である。

[0003] 例えば、自動車に搭載される車載型の放送受信機等では、イダ-ッシヨンノイズ等の外来ノイズの影響を受けやすい。そのため、一般に、放送受信機のフロントエンド部で周波数変換される中間周波信号 (IF信号)に対して、直ちに検波及び復調等の処理を行わず、中間周波信号に混入している外来ノイズをノイズキャンセラで除去してから、検波及び復調等の処理を行っている。

[0004] 従来、図 1 (a)に示すゲートホールド回路と呼ばれるノイズキャンセラが一般に知られている。

[0005] このノイズキャンセラは、入力信号 Sinに混入しているノイズのノイズ混入期間を検出してゲート信号 GTを発生するノイズ期間検出部 1と、ゲート信号 GTに基づいてノィズ混入期間を補間期間として設定し、入力信号 Sin中のノイズを除去するための補間処理を行う補間処理部 2とを有して構成されている。

[0006] すなわち、図 1 (b)の波形図にて示すように、入力信号 Sinにノイズ Nzが混入していないときには、補間処理部 2を介して入力信号 Sinがそのまま出力され、時点 tlにおいてノイズ Nzが混入したことをノイズ期間検出部 1が検出すると、補間処理部 2が入力信号 Sinの信号成分をゲートホールドし、ホールドした一定レベルを補間信号として出力する。更に、ノイズ期間検出部 1によってノイズ Nzの終了時点 t2が検出されるまでの補間期間において補間処理部 2が補間信号を継続的に出力した後、時点 t2 で入力信号 Sinに切替えて出力する。これにより、補間処理部 2から出力される出力信号 Soutは、ノイズ混入期間以外の期間では入力信号 Sinとなり、ノイズ混入期間（補間期間)では一定レベルの補間信号となり、これら入力信号 Sinと補間信号とが時系列的に合成された波形となることで、入力信号 Sinに混入して、るノイズ Nzの除去が実現されている。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] ところで、上記従来のゲートホールド回路と呼ばれるノイズキャンセラでは、入力信号 Sinが大振幅となったときにノイズが混入すると、補間期間での補間信号のレベルも大きくなる。そして、ノイズの終了時点 (補間期間の終了時点) t2で入力信号 Sinに切替えられると、出力信号 Soutの波形が急峻且つ大きなレベルで不連続に変化し、高工ネルギー且つ高周波数のノイズ成分が生じるという問題がある。

[0008] また、補間期間を決めるためには、ノイズの検出時点 tlから終了時点 t2までのノィズを記憶しておくバッファメモリ等をノイズ期間検出部 1等に設けておくことが必要となる力そのバッファメモリの記憶容量を超える長時間のノイズが混入した場合には、いわゆるオーバーフロー状態となって、図 1 (b)に示したノイズ終了時点 t2を検出できなくなり、補間処理に悪影響を来して適切な補間信号を生成することが困難となるという問題がある。

[0009] 更に、力かるオーバーフロー状態を回避するために、ノッファメモリの記憶容量を増やすことが考えられるが、回路規模の増大を招来するという問題がある。

[0010] 本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、入力信号に対する補間処理に際してノイズを内部発生することなぐかつ回路規模の簡素化を実現するノィズキャンセラを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0011] 請求項 1に記載の発明は、入力信号を所定時間遅延させる記憶手段を介して、前記入力信号に混入して、るノイズを除去して出力するノイズキャンセラであって、前記入力信号に混入してヽるノイズを検出するノイズ検出手段と、前記ノイズ検出手段の検出結果に基づいて補間期間を設定し、前記入力信号の前記補間期間直前の信号成分のレベルが所定レベルより小さいと判定すると、前記補間期間において、入力信号をゲートホールドして補間信号を生成し、前記信号レベルが前記所定レベルより大きいと判定すると、前記補間期間において、入力信号を直線近似して補間信号を生成する補間手段と、前記補間手段によって前記レベルが所定レベルより小さいと判定されると、前記ゲートホールドによる補間信号を前記補間期間に出力し、前記補間手段によって前記レベルが所定レベルより大きいと判定されると、前記直線近似による補間信号を前記補間期間に出力し、前記補間期間以外の期間では、前記記憶手段で遅延された入力信号を出力する切替え手段と、を具備することを特徴とする。

[0012] 請求項 2に記載の発明は、請求項 1に記載のノイズキャンセラであって、前記補間手段は、前記レベルが所定レベルより大きいと判定した際、前記補間期間が前記遅延時間より長いと、前記遅延時間を基準とする複数の分割補間期間の繋がりとして前記補間期間を設定し、前記複数の各分割補間期間において、前記ノイズのレベルの変化に追従する直線近似による補間信号を生成することを特徴とする。

図面の簡単な説明

[0013] [図 1]従来のノイズキャンセラの構成及び機能を説明するための図である。

[図 2]本発明の実施形態に係るノイズキャンセラの構成を表したブロック図である。

[図 3]実施例に係るノイズキャンセラの構成を表したブロック図及び動作を説明するためのタイミングチャートである。

[図 4]図 3に示したノイズキャンセラの動作を説明するための波形図である。

[図 5]他の実施例に係るノイズキャンセラの構成を表したブロック図である。

発明を実施するための最良の形態

[0014] 本発明の好適な実施形態について図 2を参照して説明する。図 2は、本実施形態のノイズキャンセラの構成を表したブロック図である。

[0015] 図 2において、このノイズキャンセラ 5は、記憶部 6と、ノイズ期間検出部 7と、補間部 8及びセレクタ部 9を有して構成されている。なお、記憶部 6はノイズキャンセラ 5に含めた構成とせず、例えば、ディジタル放送受信機等が検波、復調等を行う際に受信信号等を一時的に格納するために設けられているバッファメモリ等を利用してもよい。

[0016] 記憶部 6は、入力信号 Sinaをバッファリングして、所定の遅延時間 TD遅延させ、その遅延させた入力信号 Sinbを出力する。また、補間部 8からの要求に応じてバッファリング中の入力信号 Sinaを参照信号 Sinnzとして出力する機能を有して、る。 [0017] ノイズ期間検出部 7は、入力信号 Sinaに混入してヽるノイズ Nzを検出し、ノイズ Nz のノイズ開始時点カゝら終了時点までのノイズ混入期間を示すゲート信号 GTを出力する。

[0018] セレクタ部 9は、補間部 8からの切替え制御信号 SWに従って切替え動作する切替え手段であり、記憶部 6から出力される入力信号 Sinbと、補間部 8から出力される補間信号 CA, CBを切り替えて出力信号 Soutとして出力する。

[0019] 補間部 8は、ゲート信号 GTによって、入力信号 Sinaに混入しているノイズ Nzのノィズ混入期間を検知し、そのノイズ混入期間に相当する補間期間 Tcを設定する。すなわち、ノイズ Nzのノイズ開始時点を ts、終了時点を teで表すと、補間期間 Tcの開始時点を遅延時間 TDだけずれた時点 (ts+TD)、補間期間 Tcの終了時点を遅延時間 TDだけずれた時点 (te+TD)とすることで、補間期間 Tcを設定する。

[0020] 更に、補間部 8は、ゲート信号 GTによってノイズ開始時点 tsを検知すると、ノイズ開始時点 tsでの入力信号 Sinaを参照信号 Sinnzとして取得し、その参照信号 Sinnzのレベルを所定閾値 THDと比較する。

[0021] そして、参照信号 Sinnzが閾値 THDより小さいと判定すると、入力信号 Sinaのレべルも小さいと判定し、閾値 THDと比較した参照信号 Sinnzをゲートホールドし、補間期間 Tcの間、そのホールドした一定レベルの補間信号 CAをセレクタ部 9を介して出力信号 Soutとして出力する。

[0022] 一方、参照信号 Sinnzが閾値 THDより大きいと判定すると、入力信号 Sinaのレベルも大きいと判定し、ゲートホールドを行わず、次に述べる処理を行う。すなわち、ノイズ開始時点 tsでの入力信号 Sinaを参照信号 Sinnz(ts)として取得すると共に、ノイズ Nz の終了時点 teでの入力信号 Sinaを参照信号 Sinnz(te)として取得し、両者の参照信号 Sinnz(ts)と Sinnz(te)との差分（Sinnz(te)— Sinnz(ts))に対する補間期間 Tcの変化率（（Sinnz(te)— Sinnz(ts)) ZTc)を演算する。更に、参照信号 Sinnz(ts)のレベルを初期値として該変化率 (Sin_nZ(te) - Sinnz(ts)) /Tc)で変化する補間信号 (すなわち、直線近似した補間信号) CBを、補間期間 Tcの間、セレクタ部 9を介して出力信号 S outとして出力する。

[0023] また、補間部 8は、ノイズ Nzのノイズ混入期間が記憶部 6の遅延時間 TDより長ぐそのため、上述の参照信号 Sinnz(ts)と Sinnz(te)が共に記憶部 6内にバッファリングされない場合には、ノイズ開始時点 ts以降に記憶部 6に入力されてバッファリングされている、途中時点 tpのノイズに相当する参照信号 Sinnz(tp)を取得する。そして、ノィズ開始時点 tsの参照信号 Sinnz(ts)と途中時点 tpの参照信号 Sinnz(tp)との差分 (Sinn z(tp)— Sinnz(ts))を演算すると共に、ノイズ開始時点 tsから途中時点 tpまでの期間を分割補間期間 (tp— ts)として演算し、更に差分 (Sinn_Z(t_P)— Sin_nz(ts))に対する分割補間期間 (tp— ts)の変化率（ (Sinn_Z(tp)— Sinnzfc)) Z (tp— ts) )を演算する。そして、参照信号 Sinnz(ts)のレベルを初期値として該変化率（（Sinnz(tp)— Sinnz(ts)) Z ( tp-ts) )で変化する補間信号 (すなわち、直線近似した補間信号) CBを、セレクタ部 9を介して出力信号 Soutとして出力する。

[0024] 更に、補間部 8は、 1回目の分割補間期間の終了時点までに、ノイズ終了時点 teに相当する参照信号 Sin_nz(te)が取得できた場合、途中時点 tpの参照信号 Sinn_Z(tp)と終了時点 teの参照信号 Sinna(te)との差分 (Sinnz(te)— Sinnz(tp))を演算すると共に、途中時点 tpから終了時点 teまでの期間を 2回目の分割補間期間 (te— tp)として演算し、更に差分 (Sin_nZ(te)— Sinn_Z(tp))に対する 2回目の分割補間期間 (te— tp)の変化率（（Sinnz(te)— Sinnz(tp)) Z (te— tp) )を演算する。そして、参照信号 Sinnz(tp)のレベルを初期値として該変化率 (Sinnz(te)— Sinnz(tp)) / (te— tp) )で変化する補間信号 (すなわち、直線近似した補間信号) CBを、セレクタ部 9を介して出力信号 Sout として出力する。これにより、ノイズ Nzが遅延時間 TDより長い時間で混入した場合、ノイズ混入期間に相当する全体の補間期間 Tcを複数の分割補間期間で分割することとなり、各々の分割補間期間において、ノイズ Nzのレベルの変化に追従する直線近似による補間信号 CBを生成して補間を行う。

[0025] 更に又、補間部 8は、 2回目以降の分割補間期間内においても、ノイズ終了時点 te に相当する参照信号 Sinnzを取得できない場合には、次の途中時点 tnで混入したノィズに相当する参照信号 Sin_nz(tn)を取得する。そして、時点 tpに相当する参照信号 Sinnz(tp)と途中時点 tnに相当する参照信号 Sinnz(tn)との差分（Sinnz(tn)— Sinnz(tp) )を演算すると共に、時点 tpから途中時点 tnまでの期間を分割補間期間 (tn— tp)として演算し、更に差分 (Sin_nz(tn)— Simm(tp))に対する分割補間期間 (tn— tp)の変化率（（Sinnz(tn)— Sinnz(tp)) Z (tn—tp) )を演算する。そして、途中時点 tp, tnの参照信号 Sinnz(tp)と Sinnz(tn)のレベル間での直線近似による補間信号 CBを生成して出力し、最終的にノイズ終了時点 teに相当する参照信号 Sinnz(te)を取得できると、上述した 2回目の補間と同様の処理を行って補間処理を完了する。これにより、ノイズ N zが遅延時間 TDより更に長い時間で混入した場合でも、ノイズ混入期間に相当する全体の補間期間 Tcを複数の分割補間期間で分割することとなり、各々の分割補間期間において、ノイズ Nzのレベルの変化に追従する直線近似による補間信号 CBを生成して補間を行う。

[0026] 更に、補間部 8は、ゲート信号 GTに基づ、てノイズ混入期間以外の期間であると判定すると、セレクタ部 9を切替え制御することで、記憶部 6の遅延出力である入力信号 Sinbをセレクタ部 9を介して出力させる。

[0027] 以上に述べたように、本実施形態のノイズキャンセラ 5は、入力信号 Sinaにノイズが混入していない期間 (補間期間 Tc以外の期間)では、記憶部 6から出力されるノイズの混入していない入力信号 Sinbを出力し、入力信号 Sinaのレベルが小さいときには、補間信号 CAをゲートホールドによって生成して補間期間 Tcに出力し、入力信号 Si naのレベルが大きいときには、 1又は複数の直線近似を行って生成する補間信号 CB を補間期間 Tcに出力するので、ノイズを除去することができる。

[0028] そして更に、本実施形態のノイズキャンセラ 5は、ノイズの混入して、な、入力信号 Sinbと補間信号 CA又は CBを時間的に合成して出力信号 Soutとするという単純なものではなぐ入力信号 Sinaのレベルが小さい場合にはゲートホールド、入力信号 Sina のレベルが大きい場合には直線近似によって生成する補間信号で補間する。この結果、入力信号 Sinaの振幅が小さいときには、ゲートホールドによる補間信号 CAのレベルも小さくなり、ノイズ混入期間の終了時 (別言すれば、補間期間 Tcの終了時）に、補間信号 CAから入力信号へと切り替えが行われても、高エネルギーのノイズ成分を内部発生することを防止することができ、更に、入力信号 Sinaの振幅が大きいときには、直線近似による補間信号 CBで補間するので、ノイズ成分を内部発生することを防止することができる。

[0029] 更に、入力信号のレベルが大きい場合や、記憶容量が限られている記憶部 6の遅延時間 TDより長時間のノイズ Nzが混入することとなった場合、上述の分割補間期間を次々と繋げていって補間期間 Tcとし、各分割補間期間期間で直線近似による補間期間信号を生成して補間するので、記憶部 6の記憶容量が限られていても、補間処理を行うことができる。

[0030] そして、記憶部 6の記憶容量に限りがあつたとしても、補間処理を行うことができるということは、記憶部 6の記憶容量を増カロさせる必要がなくなり、また、記憶部 6の記憶容量を減らすことができることとなり、簡素な構成のノイズキャンセラを提供することができる。

[0031] なお、以上に説明した実施形態のノイズキャンセラ 5は、マイクロプロセッサゃデイジタルシグナルプロセッサ等で構成する、わゆるプログラム構成としたものである力ハ一ドウア構成で実現してもよい。また、ハードウェア構成とする場合には、ディジタル回路構成としてもよ!ヽし、アナログ回路構成としてもょ、。

[0032] また、本実施形態では、入力信号 Sinaのレベルを判定するために、ノイズの混入して！、なヽ入力信号に相当する参照信号 Sinnzを用いて判定して、るが、他の方法で入力信号 Sinaのレベルを判定するようにしてもょ、。

実施例 1

[0033] 次に、実施例について図 3及び図 4を参照して説明する。図 3 (a)は、本実施形態のノイズキャンセラの構成を表したブロック図、図 3 (b)はノイズキャンセラの動作を説明するためのタイミングチャート、図 4はノイズキャンセラの動作を説明するための波形図である。

[0034] 図 3 (a)において、このノイズキャンセラ 5は、コンピュータプログラムに従って実行動作するマイクロプロセッサ（MPU)やディジタルシグナルプロセッサ（DSP)で形成されており、記憶部 6と、ノイズ期間検出部 7、第 1補間処理部 8a、第 2補間処理部 8b、制御部 8c及びセレクタ部 9を有して構成されている。ここで、図 3に示した補間部 8が、第 1補間処理部 8aと第 2補間処理部 8bと制御部 8cによって構成されている。

[0035] 〈記憶部 6の構成〉

記憶部 6は、入力信号 Sinaを FIFO (ファーストインファーストアウト）処理によって所定の遅延時間 TDで遅延させて出力するバッファメモリ等で形成されており、遅延後の入力信号 Sinbをセレクタ部 9の切替え接点 aに供給する。

[0036] 更に、記憶部 6は、第 2補間処理部 8bからアドレス指定される FIFO処理中の入力信号を参照信号 Sinnzとして第 2補間処理部 8bに出力し、また、制御部 8cからアドレス指定される FIFO処理中の入力信号を参照信号 Sinnzとして制御部 8cに出力するすなわち、記憶部 6はランダムアクセス機能を有して、る。

[0037] 〈ノイズ期間検出部 7の構成〉

ノイズ期間検出部 7は、入力信号 Sinaに混入しているノイズ Nzを検出し、入力信号 Sinaの信号成分からノイズ Nzに切替わるノイズ開始時点 tsとそのノイズ Nzの終了時点 teとを示すゲート信号 GTを制御部 8cに供給する。したがって、長時間に亘つてノィズ Nzが混入した場合には、ノイズ開始時点 tsと終了時点 teとの間隔が長ヽことを示すゲート信号 GT、短時間のノイズ Nzが混入した場合には、ノイズ開始時点 tsと終了時点 teとの間隔が短いことを示すゲート信号 GTが制御部 8cに供給される。

[0038] 〈制御部 8cの構成〉

制御部 8cは、ゲート信号 GTに基づ、てノイズ開始時点 tsから終了時点 teまでの期間をノイズ混入期間として検知し、ノイズ開始時点 tsより遅延時間 TDだけ経過した時点（ts+TD)から、終了時点 teより遅延時間 TDだけ経過した時点（te+TD)までの期間を補間期間 Tcとして設定する。

[0039] 更に、制御部 8cは、補間期間 Tc以外の期間では、切替え制御信号 SWによってセレクタ部 9を切替え接点 aに接続させることにより、記憶部 6の遅延出力である、ノイズ Nzが混入していない入力信号 Sinbを出力信号 Soutとして出力させる。

[0040] また、制御部 8cは、ゲート信号 GTによってノイズ開始時点 tsを検知すると、ノイズ開始時点 tsでの入力信号 Sinaに相当する参照信号 Sinnzを取得し、その参照信号 Si nnzのレベル（振幅）が所定の閾値 THDより小さいか否か判定する。ここで、閾値 TH Dは、第 1補間処理部 8aによって補間処理される入力信号の振幅を考慮して予め決められている。

[0041] そして、制御部 8cは、参照信号 Sinnzのレベルが閾値 THDより小さいと判定すると、ノイズ開始時点 tsより遅延時間 TD経過後の時点 (ts+TD)、すなわち補間期間 Tc の開始時点で、切替え制御信号 SWによってセレクタ部 9を切替え接点 bに接続させるのと同時に、補間制御信号 CNT1によって第 1補間処理部 8aに補間処理を開始させ、更に補間制御信号 CNT1で指定する補間期間 Tcの終了時まで、第 1補間処理部 8aで生成される補間信号 CAを出力信号 Soutとして出力させる。

[0042] また、制御部 8cは、上述の参照信号 Sinnzのレベルが閾値 THDより大きいと判定すると、上述の補間期間 Tcの開始時点で、切替え制御信号 SWによってセレクタ部 9 を切替え接点 cに接続させるのと同時に、補間制御信号 CNT2によって第 2補間処理部 8bに補間処理を開始させ、更に補間制御信号 CNT2で指定する補間期間 Tc の終了時まで、第 2補間処理部 8bで生成される補間信号 CBを出力信号 Soutとして出力させる。

[0043] 以上に述べたように制御部 8cが第 1,第 2補間処理部 8a, 8bとセレクタ部 9を制御すると、図 3 (b)に示すように、入力信号 Sinaと出力信号 Soutとの時間ズレが記憶部 6 の遅延時間 TDに従って設定され、更に、入力信号 Sinaにノイズが混入していないときには、入力信号 Sina (別言すれば、入力信号 Sinb)がそのまま出力信号 Soutとして出力される。更に、小さな振幅の入力信号 Sinaにノイズ Nzが混入した場合には、補間期間 Tc (同図 (b)に「Tc=Tca」で示す）において、第 1補間処理部 8aで生成される補間信号 CAが出力信号 Soutとして出力され、一方、大きな振幅の入力信号 Sina にノイズ Nzが混入した場合には、補間期間 Tc (同図（b)に「Tc=Tcb」で示す）において、第 2補間処理部 8bで生成される補間信号 CBが出力信号 Soutとして出力される。

[0044] そして、セレクタ部 9が切替えられることで、ノイズ Nzが混入して!/、な!/、入力信号 Sin bと、第 1補間処理部 8a又は第 2補間処理部 8bで生成される補間信号 CA又は CBとが時系列的に切れ目無く合成されて出力信号 Soutとなるので、入力信号 Sinaからノィズ Nzを除去した出力信号 Soutを生成することができる。

[0045] 〈第 1補間処理部 8aの構成〉

第 1補間処理部 8aは、制御部 8cから供給される補間制御信号 CNT1に従って、補間期間 Tc (図 3 (b)の補間期間 Tea)内にゲートホールドによる補間処理を行う。すなわち、上述したように制御部 8cが参照信号 Sinnzのレベルが小さいと判定して、切替え制御信号 SWと同時に補間制御信号 CNT1を出力すると、第 1補間処理部 8aは、補間期間 Tcの開始時点 (ts+TD)に入力した入力信号 Sinaに相当する参照信号 Si nnzをゲートホールドし、そのホールドした一定レベルの補間信号 CAを上述の補間期間 Teaの間、セレクタ部 9の切替え接点 bに供給する。力かる補間処理により、ノィズ開始時点 tsでの入力信号 Sinaの信号成分がゲートホールドされることとなり、補間期間 Tc内において、ノイズ Nzを除去した一定レベルの補間信号 CAがセレクタ部 9 の切替え接点 bを介して出力信号 Soutとして出力される。

[0046] すなわち、第 1補間処理部 8aがゲートホールドによる補間処理を行うと、図 4 (a)に示すように、ノイズ開始時点 tsから終了時点 teまでのノイズ混入期間に相当する補間期間 Tcにお、て、ノイズ開始時点 tsでの入力信号 Sinaの信号成分 Xsをホールドして、補間期間 Tcの終了時点まで一定レベルの補間信号 CAを出力信号 Soutとして出力する。

このため、ノイズ Nzは一定レベルの補間信号 CAに置き換えられることとなり、ノイズ zを除去することができる。

[0047] また、図 4 (b)に示すように、ノイズ Nzが長期間に亘つて混入する場合にも、ノイズ N zは一定レベルの補間信号 CAに置き換えられることとなり、ノイズ Nzを除去することができる。

[0048] 〈第 2補間処理部 8bの構成〉

第 2補間処理部 8bは、制御部 8cから供給される補間制御信号 CNT2に従って、補間期間 Tc (図 3 (b)の補間期間 Tcb)内に補間処理を行う。ここで、第 2補間処理部 8 bは、ノイズ Nzのノイズ混入期間の長短に応じて、基本補間処理と適応補間処理を切り替えて行う機能を有して、る。

[0049] 〔基本補間処理〕

まず、基本補間処理について説明する。この基本補間処理は、記憶部 6の記憶容量に比して、ノイズ開始時点 ts力も終了時点 teまでのノイズ混入期間が比較的短、場合に行われる。

[0050] すなわち、第 2補間処理部 8bは、補間制御信号 CNT2が供給される以前にゲート信号 GTに基づヽてノイズ開始時点 tsを検知し、そのノイズ開始時点 tsの入力信号 Si naを参照信号 Sinnzとして取得し、その参照信号 Sinnzのレベル（以下「初期レベル X s」という）を保持する。更に、ノイズ開始時点 ts力も遅延時間 TDよりも短い時間に決められている準備期間 TPR内に、ゲート信号 GTに基づいてノイズ終了時点 teを検知し、そのノイズ終了時点 teの入力信号 Sinaに相当する参照信号 Sinnzを取得し、その参照信号 Sinnzのレベル（以下「最終レベル Xe」 t 、う）を保持する。

[0051] そして、次式（1)で表されるように、初期レベル Xsと最終レベル Xeとの差に対するノィズ混入期間 (te— ts)との変化率 aを演算することで、補間制御信号 CNT2が供給される前に補間処理の準備をする。

[0052] [数 1] a = ( X Θ— X s) / β— t s) · · · ( 1 )

[0053] つまり、ノイズ混入時点 tsの入力信号 Sinaを参照信号 Sinz(ts)として、ノイズ終了時点 teの入力信号 Sinaを参照信号 Sinz(te)で表すこととすると、第 2補間処理部 8bは、次式 (2)と等価な演算を行って変化率 ocを求めることとなる。

[0054] [数 2] = { X e— X s) / ( t e— t s)

= { S inz (te)— S in z (ts) } / ( t e - t s) … （ 2 )

[0055] 次に、制御部 8cから切替え制御信号 SWが出力されるのと同時に、補間制御信号 CNT2が出力されると、第 2補間処理部 8bは、補間期間 Tcの開始時点 (ts +TD)での初期値を初期レベル Xsに設定し、次式（3)で表されるように、変化率 _αに従ってレベルが変化する補間信号 CBを時間 tの経過に従って生成し、補間期間 Tcが終了時点 (te+TD)となるまで出力する。

[0056] [数 3]

C B = X s + · t

(ただし、 tは 0から始まり補間期間 T cの終了時で終わる） ' （3 )

[0057] こうして、第 2補間処理部 8bが基本補間処理を行うと、ノイズ Nzに代えて、一つの直線近似した補間信号 CBをセレクタ部 9を介して出力信号 Soutとして出力することとなり、ノイズ Nzを除去することができる。

[0058] すなわち、第 2補間処理部 8bが基本補間処理を行うと、図 4 (c)に示すように、ノィズ開始時点 tsから終了時点 teまでのノイズ混入期間に相当する補間期間 Tcにお、て、ノイズ開始時点 tsの入力信号 Sinaの信号成分 Xsと補間期間 Tcの終了時点 teの信号成分 Xeを直線近似した補間信号 CBによって補間を行うこととなるので、ノイズ N zはその補間信号 CBに置き換えられることとなり、ノイズ Nzを除去することができる。

[0059] 〔適応補間処理〕

上述したように、基本補間処理は、比較的短時間のノイズ Nzが混入した場合に行われることとなる。つまり、ノイズ開始時点 tsから終了時点 teまで継続するノイズ Nzが、記憶部 6の遅延時間 TDより短い場合には、上記式（1)〜（3)に基づく基本補間処理が行われる力ノイズ Nzが長期間に亘つて継続して記憶部 6の遅延時間 TDを超えるいわゆるオーバーフロー状態となると、ノイズ終了時点 teでの入力信号 Sinaの最終レベル Xeを参照信号 Sinnzとして取得できなくなり、上記式（1)に示した変化率 α を演算することができなくなって、上記式（1)〜（3)に基づく基本補間処理を行うことができなくなる。

[0060] そこで、第 2補間処理部 8bは、基本補間処理を開始した後の準備期間 TPRにおいて、上述の初期レベル Xsだけは保持しておき、ノイズ終了時点 teでの入力信号 Sina の最終レベル Xeを参照信号 Sinnzとして取得できな、と判断すると、上記式（1)〜（3 )に基づく補間処理に移行することを止めて、適応補間処理を行う。

[0061] 第 2補間処理部 8bは適応補間処理に移行すると、準備期間 TPR内に、記憶部 6をアクセスし、ノイズ開始時点 tsより時間的に後に記憶部 6に記憶されて、るノイズ Nzを有する参照信号 Sinnzを取得する。ここで、ノイズ開始時点 tsより時間的に後に記憶部 6に記憶されて、るノイズ Nzを有する参照信号 Sinnzであればどれでも良、が、本実施形態の第 2補間処理部 8bは、記憶部 6に記憶された最新のノイズ Nzを有する参照信号 Sinnzを取得して、る。

[0062] そして、最新のノイズ Nzを有する参照信号 Sinnzのレベル（すなわち、ノイズ Nzのレベル)を検出して中間レベル Xpとすると共に、最新のノイズ Nzを有する参照信号 Sin nzが記憶されて、るアドレス情報に基づ、て、その最新のノイズ Nzが入力信号 Sina に実際に混入したノイズ中間時点 tpを検出して、ノイズ開始時点 tsより遅延時間 TD 経過後の時点 (ts+TD)から、ノイズ中間時点 tpより遅延時間 TD経過後の時点 (tp +TD)までの期間を第 1補間期間 Telとする。そして、次式 (4)で表されるように、初期レベル Xsと中間レベル Xpとの差に対する第 1補間期間 Telとの変化率 βを演算することで、補間制御信号 CNT2が供給される前に補間処理の準備をする。

[0063] [数 4] β = ( X p— X s) / f cl

= X p— X s) / ( t p— t s) ··· ( 4 )

[0064] つまり、ノイズ混入時点 tsの入力信号 Sinaを参照信号 Sinz(ts)、ノイズ中間時点 tpでの入力信号 Sinaを参照信号 Sinz(tp)で表すこととすると、第 2補間処理部 8bは、次式 (5)と等価な演算を行って変化率 βを求めることとなる。

[0065] [数 5]

β = ( X p- X s) / T el

= { S inz (tp)― S inz (ts) } Z ( t p— t s) *■■ { 5 )

[0066] 次に、制御部 8cから切替え制御信号 SWが出力されるのと同時に、補間制御信号 CNT2が出力されると、第 2補間処理部 8bは、補間期間 Tcの開始時点 (ts+TD)での初期値を初期レベル Xsに設定し、次式 (6)で表されるように、変化率 j8に従ってレベルが変化する補間信号 CBを時間 tの経過に従って生成し、上述の時点 (ts+TD) 力も時点 (tp+TD)までの期間である第 1補間期間 Tel内で出力する。

[0067] [数 6]

(ただし、 tは 0から始まり第 1捕間期閱 T clの終了時で終わる） … ( 6 )

[0068] このように第 1補間期間 Tcl内での補間処理が行われると、図 4 (d)に示すように、ノィズ開始時点 tsの入力信号 Sinaのレベル Xsとノイズ中間時点 tpのノイズの中間レべル Xpとを結ぶ補間信号 CB (図中、 CB1で示す）が出力信号 Soutとして出力されるので、第 1補間期間 Tclでのノイズ Nzを除去することができる。

[0069] 更に、第 2補間処理部 8bは、第 1補間期間 Tclの期間内に上述の補間信号 CBを生成するのと平行して、ゲート信号 GTからノイズ終了時点 teが検知できるか逐一判定する。検知できたと判定すると、次に述べる収束補間処理、検知できない判定すると、延長補間処理を行う。

[0070] 〔収束補間処理〕

収束補間処理は、上述したように、第 2補間処理部 8bが第 1補間期間 Telの期間内にゲート信号 GTからノイズ終了時点 teが検知できた場合に行われる。第 2補間処理部 8bは、ノイズ終了時点 teが検知できたと判定して、記憶部 6をアクセスし、第 1補間期間 Tel内に記憶部 6に既に記憶されたノイズ終了時点 teの参照信号 Sinnzのレベル（最終レベル) Xeを取得する。そして、既に求めておいた上述のノイズ中間時点 tpより遅延時間 TD経過後の時点 (tp+TD)から、ノイズ終了時点 teより遅延時間 TD 経過後の時点 (te+TD)までの期間を第 2補間期間 Tc2とする。更に、次式 (7)で表されるように、中間レベル Xpと最終レベル Xeとの差に対する第 2補間期間 Tc2との変化率 γを演算する。

[0071] [数 7]

γ = ( X e - X p) / T o2

= ( X e— X p) / ( t e— t p) ··· ( 7 )

[0072] そして、第 2補間処理部 8bは、第 1補間期間 Telが終了すると、引き続き第 2補間期間 Tc2を設定し、第 2補間期間 Tc2の開始時点 (tp+TD)における初期値を中間レベル Xpにし、次式（8)で表されるように、変化率 γに従ってレベルが変化する補間信号 CBを時間 tの経過に従って生成し、第 2補間 Tc2の期間内で出力する。

[0073] [数 8]

C B == X p + V · t

(ただし、 tは 0から始まり第 2補間期間 T c2の終了時で終わる） … ( 8 )

[0074] こうして、第 2補間処理部 8bが第 1補間期間 Telと第 2補間期間 Tc2を設定して適応補間処理を行うと、図 4 (d)に示すように、第 1補間期間 Telでは補間信号 CB1による補間が行われ、第 2補間期間 Tc2では、補間信号 CB2による補間が行われ、更に、補間信号 CB1と CB2が連続性を持って補間するので、ノイズを内部生成することなぐ入力信号 Sinaに混入した長時間のノイズ Nzを除去することができる。

[0075] すなわち、適応補間処理では、ノイズ混入期間に相当する全体の補間期間 Tcを第 1補間期間 Telと第 2補間期間 Tc2に時間分割し、第 1補間期間 Telにおいて補間信号 CB1による補間を行い、第 2補間期間 Tc2において収束補間処理を行って補間信号 CB2による補間を行うので、記憶部 6の記憶容量に比して長時間のノイズ Nzが混入した場合でも、そのノイズ Nzを除去することができる。

[0076] 〔延長補間処理〕

延長補間処理は、上述したように、第 2補間処理部 8bが第 1補間期間 Telの期間内にゲート信号 GTからノイズ終了時点 teが検知できない場合に行われる。第 2補間処理部 8bは、ノイズ終了時点 teが検知できな、と判定すると、

ノイズ Nzを有する最新の入力信号 Sinaに相当する参照信号 Sinnzを取得し、その参照信号 Sinnzのレベルを検出して第 2の中間レベル Xnとすると共に、最新のノイズ Nz を有する参照信号 Sinnzが記憶されて、るアドレス情報に基づ、て、その最新のノィズ Nzが入力信号 Sinaに実際に混入したノイズ中間時点 tnを検出して、ノイズ開始時点 tsより遅延時間 TD経過後の時点 (ts+TD)から、ノイズ中間時点 tnより遅延時間 T D経過後の時点 (tp+TD)までの期間を第 2補間期間 Tc2とする。そして、上記式 (7 ) (8)中の最終レベル Xeの代わりに第 2の中間レベル Xnに置き換えて、上記式（7) ( 8)と同様の処理、すなわち、次式 (9) (10)で表される処理を行って、第 2補間期間 T c2にお、て、補間信号 CBを生成して補間処理を行う。

[0077] [数 9]

y = C X n™ X p) ノ T c2

= ( X n- X p) Z ( t n - t p) ― ( 9 )

[0078] [数 10]

C B = X p+ y ' t

(ただし、 tは 0から始まり第 2補間期 W T c2の終了時で終わる） -■' ( 1 0 )

[0079] こうして、第 2補間処理部 8bが延長補間処理を行うと、第 2補間期間 Tc2の終了時点に未だノイズ Nzが残存していても、図 4 (e)に示すように、ノイズ Nzに代わる補間信号 CB2によって補間が行われるので、第 2補間期間 Tc2でのノイズ Nzを除去することができる。

[0080] そして更に、第 2補間処理部 8bは、第 2補間期間 Tc2内に、ゲート信号 GTからノィズ終了時点 teが検知できると、上述の収束補間処理と同様の処理を行うことで、第 2 補間期間 Tc2に続けて第 3補間期間 Tc3を設定し、第 3補間期間 Tc3の終了時まで補間信号 CB3を生成して出力し、適応補間処理を完了する。

[0081] また、第 2補間期間 Tc2内に、ゲート信号 GTからノイズ終了時点 teが検知できない場合には、ゲート信号 GTからノイズ終了時点 teが検知できるまで更に上述の延長補間処理を繰り返した後、収束補間処理を行って、適応補間処理を完了する。

[0082] このように、第 2補間処理部 8bが延長補間処理を行うと、更に長時間に亘つて混入するノイズ Nzを除去することができる。すなわち、ノイズ混入期間に相当する全体の補間期間 Tcを第 1補間期間 Tcl、第 2補間期間 Tc2、第 3補間期間 Tc3等の多数の補間期間に時間分割し、最後の補間期間を除く先の複数の補間期間でノイズに追従した補間を行ってから、最後の補間期間で収束補間処理を行うので、記憶部 6の記憶容量に比して長時間のノイズ Nzが混入した場合でも、そのノイズ Nzを除去することができる。

[0083] 以上に説明したように、本実施例のノイズキャンセラ 5によれば、入力信号 Sinaにノィズが混入していない期間では、その入力信号を出力信号 Soutとして出力し、所定の閾値 THDより振幅が小さ、入力信号 Sinaにノイズが混入した場合には、第 1補間処理部 8aにおいてゲートホールドを行うことで生成される補間信号 CAを出力信号 S outとして出力し、所定の閾値 THDより振幅が大きい入力信号 Sinaにノイズが混入した場合には、第 2補間処理部 8bにおいて基本補間処理と適応補間処理を行うことで、 1又は複数の直線近似による補間信号 CBを出力信号 Soutとして出力するので、ノィズを除去することができる。

[0084] 更に、本実施例のノイズキャンセラ 5は、単に第 1,第 2補間処理部 8a, 8bで切り替えて補間を行うというものではなぐ入力信号 Sinaの振幅が閾値 THDより小さいときには第 1補間処理部 8a、入力信号 Sinaの振幅が閾値 THDより大きいときには第 2補間処理部 8bで補間処理を行って、る。 [0085] このため、入力信号 Sinaの振幅が閾値 THDより小さいときには、第 1補間処理部 8 aで生成される補間信号 CAのレベルも小さくなり、ノイズ混入期間の終了時 (別言すれば、補間期間 Tcの終了時）に、補間信号 CAから入力信号へと切り替えが行われても、高エネルギーのノイズ成分を内部発生することを防止することができる。

[0086] 一方、入力信号 Sinaの振幅が閾値 THDより大きいときには、第 1補間処理部 8aから第 2補間処理部 8bに切り替えることで、上述の高エネルギーのノイズ成分が内部発生することを防止することができる。

[0087] 更に、基本補間処理と適応補間処理を行うことで、記憶部 6の記憶容量に限りがあつたとしても、補間処理を行うことを可能にしている。

[0088] そして、記憶部 6の記憶容量に限りがあつたとしても、補間処理を行うことができるということは、記憶部 6の記憶容量を増カロさせる必要がなくなり、また、記憶部 6の記憶容量を減らすことができることとなり、簡素な構成のノイズキャンセラを提供することができる。

実施例 2

[0089] 次に、 FM放送を受信する車載型の FM受信機に設けられるノイズキャンセラの実施例について図 5を参照して説明する。図 5は、本実施例のノイズキャンセラの構成を表したブロック図であり、図 3 (a)と同一又は相当する部分を同一符号で示している

[0090] 図 5において、本実施例のノイズキャンセラ 5は、 FM受信機に設けられているフロントエンド部 FEで検波されたベースバンド信号を入力信号 Sinaとして入力し、イダ- ッシヨンノイズ等の外来ノイズを除去して、ノイズ除去後のベースバンド信号である出力信号 Soutを復調器側へ出力する。

[0091] すなわち、 FM受信機のフロントエンド部 FE力受信アンテナ ANTに生じる高周波受信信号 (RF受信信号)と同調周波数の局発信号とを混合して周波数変換を行うことで中間周波信号 (IF信号)を生成し、その中間周波信号を帯域制限して信号処理可能な振幅レベルに増幅することで、希望信号成分としてのベースバンド信号を発生する。そしてベースバンド信号が、入力信号 Sinaとして、ノイズ期間検出部 7と記憶部 6に供給される。 [0092] ノイズ期間検出部 7は、ハイパスフィルタフィルタ 7aと平滑回路 7bと比較器 7cを備えて構成され、入力信号 Sinaに混入している外来ノイズをフィルタ 7aが通過させ、平滑回路 7bが平滑ィ匕することで平滑ノイズ成分を生成し、ヒステリシスを有する比較器 7aが平滑ノイズ成分のレベルと所定の比較電圧と比較して、平滑ノイズ成分のレべルの方が比較電圧より大きくなる期間をノイズ混入期間として検出して、ゲート信号 G Tを制御部 8cと第 2補間処理部 8bに供給する。

[0093] 記憶部 6は、入力信号 Sinaをバッファリングし所定の遅延時間 TD遅延させた入力信号 Sinbを出力する。

[0094] 第 1,第 2補間処理部 8a, 8bとセレクタ部 9は、図 3 (a)に示した第 1,第 2補間処理部 8a, 8bとセレクタ部 9と同じ機能を有している。

[0095] 制御部 8cは、図 3 (a)に示した制御部 8cと基本的に同じ機能を有している。ただし、入力信号 Sinaを閾値 THDと比較して、入力信号 Sinaの振幅を判定する代わりに、フロントエンド部 FEから出力される受信感度 (CZN)を示す受信感度信号 CNを入力し、その受信感度信号 CNと所定の閾値 THDとを比較する構成となっている。そして、制御部 8cは、ゲート信号 GTに基づいてノイズ Nzの混入を検知すると、受信感度信号 CNが閾値 THDより小さい場合には、入力信号 Sinaの振幅が小さいと判定して第 1補間処理部 8aにゲートホールドによる補間処理を行わせ、受信感度信号 CNが閾値 THDより大きい場合には、入力信号 Sinaの振幅が大きい判定して、第 2補間処理部 8bに補間処理を行わせる。

[0096] そして、本実施例のノイズキャンセラ 5は、図 3 (a)に示したノイズキャンセラ 5と同様に、制御部 8cがセレクタ部 9の切替え制御と、第 1,第 2補間処理部 8a, 8bの切り替え制御を行うことで、ベースバンド信号である入力信号 Sinaに混入したノイズ Nzを除去して、そのノイズ除去後の出力信号 Soutを復調器等へ供給する。

[0097] 本実施例のノイズキャンセラ 5によれば、ベースバンド信号にノイズが混入していない場合には、そのベースバンド信号を出力信号 Soutとして復調器等へ出力し、ノイズが混入した場合には、第 1補間処理部 8a又は第 2補間処理部 8bで生成される補間信号 CA又は CBを出力信号 Soutとして復調器等へ出力するので、ノイズを除去することができる。 [0098] 更に、受信感度が閾値 THDより小さいときには、振幅の小さなベースバンド信号に対する補間処理を第 1補間処理部 8aで行わせることで、高エネルギーのノイズ成分を内部発生することを防止し、受信感度が閾値 THDより大きいときには、第 1補間処理部 8aから第 2補間処理部 8bに切り替えることで、上述の高エネルギーのノイズ成分が内部発生することを防止することができる。更に、長時間のノイズが混入した場合に、第 2補間処理部 8bにおいて、基本補間処理と適応補間処理を行うことで、記憶部 6の記憶容量に限りがあつたとしても、補間処理を行うことを可能にしている。

[0099] そして、記憶部 6の記憶容量に限りがあつたとしても、補間処理を行うことができるということは、記憶部 6の記憶容量を増カロさせる必要がなくなり、また、記憶部 6の記憶容量を減らすことができることとなり、簡素な構成のノイズキャンセラを提供することができ、更に、受信機の構成の簡素化にも寄与することができる。特に、簡素な構成とすることが可能であるため、車載型や携帯型の受信機等に適用して優れた効果をもたらすものである。

Claims

請求の範囲

[1] 入力信号を所定時間遅延させる記憶手段を介して、前記入力信号に混入してヽるノイズを除去して出力するノイズキャンセラであって、

前記入力信号に混入しているノイズを検出するノイズ検出手段と、

前記ノイズ検出手段の検出結果に基づいて補間期間を設定し、前記入力信号の前記補間期間直前の信号成分のレベルが所定レベルより小さいと判定すると、前記補間期間において、入力信号をゲートホールドして補間信号を生成し、前記信号レベルが前記所定レベルより大きいと判定すると、前記補間期間において、入力信号を直線近似して補間信号を生成する補間手段と、

前記補間手段によって前記レベルが所定レベルより小さいと判定されると、前記ゲートホールドによる補間信号を前記補間期間に出力し、前記補間手段によって前記レベルが所定レベルより大き!/ヽと判定されると、前記直線近似による補間信号を前記補間期間に出力し、前記補間期間以外の期間では、前記記憶手段で遅延された入力信号を出力する切替え手段と、

を具備することを特徴とするノイズキャンセラ。

[2] 前記補間手段は、前記レベルが所定レベルより大き!、と判定した際、前記補間期間が前記遅延時間より長いと、前記遅延時間を基準とする複数の分割補間期間の繋がりとして前記補間期間を設定し、前記複数の各分割補間期間において、前記ノィズのレベルの変化に追従する直線近似による補間信号を生成することを特徴とする請求項 1に記載のノイズキャンセラ。

[3] 前記記憶手段と前記ノイズ検出手段は、受信機で生成される受信信号を前記入力信号として入力し、

前記補間手段は、前記受信機で検出される受信感度信号に基づ!ヽて前記入力信号のレベルを判定することを特徴とする請求項 1又は 2に記載のノイズキャンセラ。

[4] 入力信号を所定時間遅延させる記憶手段を介して、前記入力信号に混入して!/ヽるノイズを除去して出力するノイズキャンセラの処理方法であって、

前記入力信号に混入しているノイズを検出するノイズ検出工程と、

前記ノイズ検出工程の検出結果に基づいて補間期間を設定し、前記入力信号の前記補間期間直前の信号レベルが所定レベルより小さいと判定すると、前記補間期間において、入力信号をゲートホールドして補間信号を生成し、前記信号レベルが前記所定レベルより大きいと判定すると、前記補間期間において、入力信号を直線近似して補間信号を生成する補間工程と、

前記補間工程によって前記レベルが所定レベルより小さいと判定されると、前記ゲートホールドによる補間信号を前記補間期間に出力し、前記補間工程によって前記レベルが所定レベルより大き!/ヽと判定されると、前記直線近似による補間信号を前記補間期間に出力し、前記補間期間以外の期間では、前記記憶手段で遅延された入力信号を出力する切替え工程と、

を具備することを特徴とするノイズキャンセラの処理方法。