JP2005197813A - ノイズ除去装置および受信機 - Google Patents

Abstract

【課題】無線受信機で受信した信号からパルス性ノイズを除去すること。
【解決手段】ノイズ検出器３１はパルス性ノイズＳ７を抽出する。その抽出したパルス性ノイズＳ７に基づいて、閾値発生器３２は閾値Ｓ９を生成する。ゲートパルス発生器３３は、パルス性ノイズＳ７を閾値Ｓ９と比較し、パルス性ノイズＳ７の波形が閾値Ｓ９を超えるときにゲートパルスＳ１０を発生させる。ゲート３４は、ゲートパルスＳ１０の発生期間中、検波器２６の復調信号Ｓ１１の出力を禁止し、その間は信号を補完して出力することにより、ゲート３４の出力信号Ｓ１２からパルス性ノイズを除去する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ノイズ除去装置およびそれを備えた受信機に関する。ただし、この発明の利用は前述の受信機およびダイバーシティ受信方法には限らない。

従来より、音声信号中のノイズを削減する機能を備えた音声処理装置が公知である（たとえば、特許文献１参照。）。この特許文献１に開示された装置では、ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦとする）によりデジタル音声信号中の低周波成分を抽出する。また、バンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦとする）により必要な音声信号の周波数領域を抽出する。そして、ＬＰＦの出力とＢＰＦの出力を比較して風切りノイズの多少を検出する。その検出結果に基づいて、ＬＰＦにより抽出された低周波成分に係数を乗算する。この乗算結果を元の音声信号から減算することにより、音声信号からそのレベルに応じて適切に風切りノイズが除去される。

特開平７−１７７５９７号公報

しかしながら、上述した従来技術の場合、音声信号中に含まれる低周波成分のノイズを抽出し、その低周波成分のノイズを元の音声信号から減算するため、パルス性ノイズを除去するのには適さないという問題点がある。本発明が解決しようとする課題には、上記した問題が一例として挙げられる。

請求項１の発明にかかるノイズ除去装置は、被処理信号に含まれるパルス性ノイズを検出するノイズ検出器と、前記ノイズ検出器により検出されたパルス性ノイズに基づいて閾値を生成する閾値発生器と、前記ノイズ検出器により検出されたパルス性ノイズと前記閾値発生器により生成された閾値とを比較し、前記パルス性ノイズのレベルが前記閾値を超えるときにゲートパルスを発生するゲートパルス発生器と、前記ゲートパルス発生器から前記ゲートパルスが出力されている期間、前記被処理信号が出力されるのを禁止するとともに、その禁止された期間の信号を補完して出力するゲートと、を備えることを特徴とする。

また、請求項５の発明にかかる受信機は、被処理信号に含まれるパルス性ノイズを検出するノイズ検出器と、前記ノイズ検出器により検出されたパルス性ノイズに基づいて閾値を生成する閾値発生器と、前記ノイズ検出器により検出されたパルス性ノイズと前記閾値発生器により生成された閾値とを比較し、前記パルス性ノイズのレベルが前記閾値を超えるときにゲートパルスを発生するゲートパルス発生器と、前記ゲートパルス発生器から前記ゲートパルスが出力されている期間、前記被処理信号が出力されるのを禁止するとともに、その禁止された期間の信号を補完して出力するゲートと、変調された受信信号を中間周波信号に変換する周波数変換手段と、前記周波数変換手段から出力された中間周波信号の所望の周波数領域を通過させる中間周波フィルタと、前記中間周波フィルタを通過した信号を復調する検波器と、を備え、前記ノイズ検出器は、被処理信号に含まれるパルス性ノイズとして、前記周波数変換手段から出力された中間周波信号に含まれるパルス性ノイズを検出し、前記ゲートは、前記ゲートパルス発生器からゲートパルスが出力されている期間、前記検波器により復調された信号が出力されるのを禁止するとともに、その禁止された期間の信号を補完して出力することを特徴とする。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかるノイズ除去装置およびそれを備えた受信機の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１のノイズ除去装置および受信機の構成を示すブロック図である。図１に示すように、受信機１は、アンテナ２１、高周波増幅器（ＲＦアンプ）２２、周波数混合器（ＭＩＸ）２３、局部発振器（ＯＳＣ）２４、中間周波フィルタ（ＩＦフィルタ）２５および検波器２６を有する受信部２と、ノイズ検出器３１、閾値発生器３２、ゲートパルス発生器３３およびゲート３４を有するノイズ除去装置３を備える。

受信部２は、一般的なスーパーヘテロダイン方式の受信機を構成する。アンテナ２１は、空間から受信機１に電磁波を取り込む。高周波増幅器２２は、アンテナ２１を介して受信機１に取り込まれた高周波の受信信号Ｓ１を増幅する。周波数混合器２３は、高周波増幅器２２で増幅された高周波信号Ｓ２と局部発振器２４の発振信号Ｓ３とを混合し、両信号Ｓ２，Ｓ３の周波数差を中間周波数に変換する。

局部発振器２４は、周波数変換に用いられる発振信号Ｓ３を出力する。これら周波数混合器２３および局部発振器２４は、周波数変換手段としての機能を有する。中間周波フィルタ２５は、挟帯域なフィルタであり、周波数変換手段で得られた中間周波信号Ｓ４から隣接信号を取り除く。検波器２６は、中間周波フィルタ２５を通過した信号Ｓ５を復調する。

図２は、ノイズ検出器３１、閾値発生器３２およびゲートパルス発生器３３の構成を示すブロック図である。図２に示すように、ノイズ検出器３１は、検波器３１１とハイパスフィルタ（以下、ＨＰＦとする）３１２を有する。検波器３１１は、前記周波数変換手段で得られた中間周波信号Ｓ４を復調する。ＨＰＦ３１２は、検波器３１１の出力信号Ｓ６をフィルタリングして高周波成分を通過させることにより、パルス性ノイズを抽出する。

閾値発生器３２は、図２に示すように、ＬＰＦ３２１と乗算器３２２を有する。ＨＰＦ３１２を通過した信号（パルス性ノイズ）Ｓ７は、ＬＰＦ３２１を経て乗算器３２２に供給される。乗算器３２２は、ＬＰＦ３２１の出力信号Ｓ８をｎ倍にし、閾値として出力する。乗算器３２２の倍率ｎには、ノイズ処理をおこなうのに適した値が選択される。閾値発生器３２にパルス性ノイズが連続して入力すると、ＬＰＦ３２１が積分器として動作するため、ＬＰＦ３２１の出力が上昇する。それによって、閾値も上昇する。つまり、ＬＰＦ３２１は、連続するパルス性ノイズの入力に対して閾値を上昇させる閾値調整手段としての機能を有する。

ゲートパルス発生器３３は、図２に示すように、コンパレータ３３１を有する。コンパレータ３３１は、ノイズ検出器３１の出力信号（パルス性ノイズ）Ｓ７と閾値発生器３２の出力信号（閾値）Ｓ９に基づいてゲートパルスＳ１０を発生する。ゲート３４は、ゲートパルスＳ１０が発生していないときには、前記検波器２６で得られた復調信号Ｓ１１を出力信号Ｓ１２として出力する。一方、ゲート３４は、ゲートパルスＳ１０が発生している間は、前記検波器２６で得られた復調信号Ｓ１１の出力を禁止し、その代わりに直線補完等の種々の補完法により補完した出力信号Ｓ１２を出力する。

つぎに、実施の形態１の動作について説明する。ＡＭ放送波等の電磁波は、アンテナ２１に誘起し、受信機１に取り込まれる。受信機１に取り込まれた高周波の受信信号Ｓ１は、高周波増幅器２２により増幅され、周波数混合器２３を経て中間周波信号Ｓ４となる。その中間周波信号Ｓ４は、受信部２においては狭帯域な中間周波フィルタ２５を経て検波器２６で検波されて復調信号Ｓ１１となる。その復調信号Ｓ１１はゲート３４に供給される。

一方、周波数混合器２３から出力された中間周波信号Ｓ４は、ノイズ除去装置３においては狭帯域な中間周波フィルタを通らずに、直接、検波器３１１で検波される。したがって、検波器３１１での検波により得られた復調信号Ｓ６には、パルス性ノイズが大振幅のまま含まれている。この復調信号Ｓ６をＨＰＦ３１２を通すことにより、パルス性ノイズＳ７が抽出される。抽出されたパルス性ノイズＳ７は、ＬＰＦ３２１を通り、乗算器３２２にてｎ倍される。

乗算器３２２の出力は、閾値Ｓ９としてコンパレータ３３１に供給される。また、ＨＰＦ３１２から出力されたパルス性ノイズＳ７も、コンパレータ３３１に供給される。コンパレータ３３１は、ノイズ検出器３１から供給されたパルス性ノイズＳ７を、閾値発生器３２から供給された閾値Ｓ９と比較する。その比較の結果、パルス性ノイズＳ７のレベルが閾値Ｓ９を超えたときにゲートパルスＳ１０を発生させる。発生したゲートパルスＳ１０はゲート３４に供給される。パルス性ノイズＳ７の波高値が下がり、閾値Ｓ９以下になると、ゲートパルスＳ１０は出力されなくなる。

図３は、検波器２６の復調信号Ｓ１１、ゲートパルス発生器３３の出力信号（ゲートパルス）Ｓ１０およびゲート３４の出力信号Ｓ１２の波形を示す波形図である。図３に示すように、ゲート３４は、ゲートパルスＳ１０が供給されている期間、検波器２６の復調信号Ｓ１１が出力されるのを禁止する。そして、ゲート３４は、その禁止した期間、種々の補完法により出力信号１２を補完して出力する。それによって、図３に示すように、検波器２６の復調信号Ｓ１１に閾値Ｓ９を超えるパルス性ノイズが含まれていたが、そのパルス性ノイズが除去された波形の出力信号Ｓ１２が得られる。

図４は、パルス性ノイズが連続している場合のノイズ検出器３１の出力信号（パルス性ノイズ）Ｓ７、閾値発生器３２の出力信号（閾値）Ｓ９およびゲートパルス発生器３３の出力信号（ゲートパルス）Ｓ１０の波形を示す波形図である。図４に示すように、パルス性ノイズが連続すると、閾値Ｓ９が次第に上昇する。これは、上述したようにＬＰＦ３２１が積分器として動作するからである。閾値Ｓ９がパルス性ノイズＳ７のレベルよりも小さいうちは、パルス性ノイズＳ７が入力するたびにゲートパルスＳ１０が発生する。

閾値Ｓ９が上昇し、パルス性ノイズＳ７のレベル以上になると、パルス性ノイズＳ７が入力してもゲートパルスＳ１０は発生しない。したがって、パルス性ノイズが連続して入力した場合、初期においてはゲート３４から補完によりノイズが除去された出力信号Ｓ１２が出力されるが、ある程度の時間が経過すると検波器２６の復調信号Ｓ１１がゲート３４から出力信号Ｓ１２として出力される。このように動作することによって、連続したノイズのときにゲート３４が連続して動作し、音声信号等の出力信号が途切れるのを防いでいる。

以上説明したように、実施の形態１によれば、ノイズ検出器３１が検出したパルス性ノイズＳ７に基づいて、閾値発生器３２が閾値Ｓ９を生成する。そして、パルス性ノイズＳ７がその閾値Ｓ９を超えるときにゲートパルス発生器３３の発するゲートパルスＳ１０により、ゲート３４が、検波器２６の復調信号Ｓ１１の出力を禁止し、その間の信号を補完するので、パルス性ノイズを除去することができる。

（実施の形態２）
図５は、実施の形態２のノイズ除去装置の要部の構成を示すブロック図である。図５に示すように、実施の形態２は、実施の形態１において、閾値発生器３２とゲートパルス発生器３３との間に、保持回路３５とスイッチ３６を設けたものである。保持回路３５は、閾値発生器３２から出力された閾値Ｓ９を保持する。スイッチ３６は、ゲートパルス発生器３３に、閾値発生器３２から出力された閾値Ｓ９と、保持回路３５に保持された閾値Ｓ１３を切り替えて供給する。その他の構成は実施の形態１と同じである。実施の形態１と同じ構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図６は、保持回路３５およびスイッチ３６の構成を概念的に示す回路図である。図６に示すように、保持回路３５は、Ｄフリップフロップ３５１を備えている。Ｄフリップフロップ３５１のデータ端子Ｄには、閾値発生器３２から出力された閾値Ｓ９が供給される。そして、Ｄフリップフロップ３５１は、ゲートパルスＳ１０の立ち上がりエッジをトリガーとして、そのときにデータ端子Ｄに供給された閾値をラッチする。そして、Ｄフリップフロップ３５１は、つぎのゲートパルスＳ１０の立ち上がりエッジが入力されるまで、そのラッチした閾値を保持し、出力端子Ｑから出力し続ける。

スイッチ３６は、図６に示すように、２個のＡＮＤゲート３６１，３６２とオアゲート３６３を備えている。第１のＡＮＤゲート３６１は、ゲートパルスＳ１０が立ち下がった後、つぎに立ち上がるまでの期間、閾値発生器３２から出力された閾値Ｓ９をオアゲート３６３に出力する。第２のＡＮＤゲート３６２は、ゲートパルスＳ１０が立ち上がった後、つぎに立ち下がるまでの期間、保持回路３５から出力された閾値Ｓ１３をオアゲート３６３に出力する。

オアゲート３６３は、第１のＡＮＤゲート３６１から供給された閾値Ｓ９または第２のＡＮＤゲート３６２から供給された閾値Ｓ１３を新たな閾値Ｓ１４としてゲートパルス発生器３３のコンパレータ３３１に供給する。コンパレータ３３１は、オアゲート３６３から供給された閾値Ｓ１４に基づいて、ゲートパルスＳ１０を出力する。

つぎに、実施の形態２の動作について説明する。受信部２、ノイズ検出器３１、閾値発生器３２およびゲート３４の動作については実施の形態１と同じであるので、説明を省略する。図７は、ノイズ検出器３１の出力信号（パルス性ノイズ）Ｓ７、閾値発生器３２の出力信号（閾値）Ｓ９、スイッチ３６の出力信号（新たな閾値）Ｓ１４、ゲートパルス発生器３３の出力信号（ゲートパルス）Ｓ１０、検波器２６の復調信号Ｓ１１およびゲート３４の出力信号Ｓ１２の波形を示す波形図である。

パルス性ノイズのない通常の状態では、ゲートパルス発生器３３からゲートパルスＳ１０は出力されていない。したがって、スイッチ３６からは、閾値発生器３２の乗算器３２２から出力された閾値Ｓ９が、第１のＡＮＤゲート３６１およびオアゲート３６３を介してそのままコンパレータ３３１に供給されている。このとき、第２のＡＮＤゲート３６２からオアゲート３６３への出力はない。

そして、コンパレータ３３１に閾値Ｓ９を超えるパルス性ノイズＳ７が入力されると、コンパレータ３３１からゲートパルスＳ１０が出力される。そのゲートパルスＳ１０の立ち上がりエッジに同期して、Ｄフリップフロップ３５１は、乗算器３２２から出力された閾値Ｓ９をラッチする。そして、Ｄフリップフロップ３５１は、そのラッチした閾値Ｓ１３を第２のＡＮＤゲート３６２に出力し続ける。

第２のＡＮＤゲート３６２は、つぎにゲートパルスＳ１０が立ち下がるまで、Ｄフリップフロップ３５１から供給された閾値Ｓ１３をオアゲート３６３に出力する。このとき、第１のＡＮＤゲート３６１からオアゲート３６３への出力はない。したがって、オアゲート３６３は、ゲートパルスＳ１０が立ち上がってから立ち下がるまでの期間、ゲートパルスＳ１０が立ち上がった瞬間の閾値Ｓ９を新たな閾値Ｓ１４としてコンパレータ３３１に供給する。

つまり、ゲートパルスＳ１０が立ち上がってから立ち下がるまでの間、実施の形態１で説明したように、閾値発生器３２から出力された閾値Ｓ９は時間の経過とともに上昇する。しかし、コンパレータ３３１には、一定値である新たな閾値Ｓ１４が供給される。そして、パルス性ノイズＳ７の波高値が下がり、新たな閾値Ｓ１４以下になると、ゲートパルスＳ１０は出力されなくなる。このように動作することによって、パルス性ノイズＳ７の波高値が十分に下がるまでコンパレータ３３１からゲートパルスＳ１０が出力される。

したがって、閾値Ｓ９の上昇によってゲートパルスＳ１０の生成時間が短くなり、ゲート３４の出力信号Ｓ１２にノイズが残ってしまうのを防ぐことができる。保持回路３５およびスイッチ３６を設けない場合には、図８に示すように、パルス性ノイズＳ７が入力されている間に閾値Ｓ９が上昇する。それによって、パルス性ノイズＳ７の発生時間よりもゲートパルスＳ１０の生成時間が短くなり、ゲート３４の出力信号Ｓ１２に、図８に符号４で示すようにノイズの一部が残ってしまうことがある。

図９は、パルス性ノイズが連続している場合のノイズ検出器３１の出力信号（パルス性ノイズ）Ｓ７、閾値発生器３２の出力信号（閾値）Ｓ９、スイッチ３６の出力信号（新たな閾値）Ｓ１４、ゲートパルス発生器３３の出力信号（ゲートパルス）Ｓ１０、検波器２６の復調信号Ｓ１１およびゲート３４の出力信号Ｓ１２の波形を示す波形図である。図９に示すように、閾値Ｓ９がパルス性ノイズＳ７のレベルよりも小さいうちは、パルス性ノイズＳ７が入力するたびにゲートパルスＳ１０が発生する。

パルス性ノイズが連続すると、実施の形態１と同様に閾値Ｓ９が次第に上昇する。それに伴って、スイッチ３６の出力信号（新たな閾値）Ｓ１４も次第に上昇するが、ゲートパルスＳ１０が発生している間は、新たな閾値Ｓ１４は一定となる。閾値Ｓ９が上昇し、パルス性ノイズＳ７のレベル以上になると、パルス性ノイズＳ７が入力してもゲートパルスＳ１０は発生しない。このように動作することによって、連続したノイズのときにゲート３４が連続して動作し、音声信号等の出力信号が途切れるのを防いでいる。

以上説明したように、実施の形態２のノイズ除去装置によれば、パルス性ノイズＳ７の入力によりゲートパルスＳ１０が発生したときに、そのゲートパルスＳ１０が発生した瞬間の閾値Ｓ９を保持回路３５で保持する。そして、スイッチ３６の切り替えによって、ゲートパルスＳ１０が発生している間は、保持回路３５で保持している閾値Ｓ１３を新たな閾値Ｓ１４とするので、ゲートパルスＳ１０の生成時間の精度が大幅に向上する。したがって、ノイズの一部が残るのを防ぐことができる。

上述した実施の形態では、受信機１をＡＭ放送に用いられる受信機として説明したが、本実施の形態の受信機１は、ＡＭ放送に限らず、ＦＭ放送やテレビジョン放送の受信機、またはその他の無線受信機としても用いることができる。また、本実施の形態の受信機１の受信方式は、スーパーヘテロダイン方式に限らない。また、本実施の形態のノイズ除去装置３は、無線受信機に限らず、種々の信号処理をおこなう装置においてパルス性ノイズを除去するのに用いることができる。

実施の形態１におけるノイズ除去装置および受信機の構成を示すブロック図である。 実施の形態１におけるノイズ除去装置の要部の構成を示すブロック図である。 実施の形態１の動作を説明するための波形図である。 実施の形態１の動作を説明するための波形図である。 実施の形態２におけるノイズ除去装置の要部の構成を示すブロック図である。 実施の形態２におけるノイズ除去装置の要部の構成を概念的に示す回路図である。 実施の形態２の動作を説明するための波形図である。 実施の形態２の動作を説明するための波形図である。 実施の形態２の動作を説明するための波形図である。

符号の説明

１ 受信機
３ ノイズ除去装置
２３，２４ 周波数変換手段（周波数混合器、局部発振器）
２５ 中間周波フィルタ
２６ 検波器
３１ ノイズ検出器
３２ 閾値発生器
３３ ゲートパルス発生器
３４ ゲート
３５ 保持回路
３６ スイッチ
３２１ ＬＰＦ

Claims (6)

1. 被処理信号に含まれるパルス性ノイズを検出するノイズ検出器と、
   前記ノイズ検出器により検出されたパルス性ノイズに基づいて閾値を生成する閾値発生器と、
   前記ノイズ検出器により検出されたパルス性ノイズと前記閾値発生器により生成された閾値とを比較し、前記パルス性ノイズのレベルが前記閾値を超えるときにゲートパルスを発生するゲートパルス発生器と、
   前記ゲートパルス発生器から前記ゲートパルスが出力されている期間、前記被処理信号が出力されるのを禁止するとともに、その禁止された期間の信号を補完して出力するゲートと、
   を備えることを特徴とするノイズ除去装置。
2. 前記閾値発生器は、連続するパルス性ノイズの入力に対して閾値を上昇させる閾値調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のノイズ除去装置。
3. 前記閾値調整手段はローパスフィルタを含むことを特徴とする請求項２に記載のノイズ除去装置。
4. 前記ゲートパルスの発生に同期して、前記閾値発生器から出力された閾値を保持する保持回路と、
   前記ゲートパルス発生器で、前記ノイズ検出器により検出されたパルス性ノイズと比較される閾値として、前記ゲートパルスの発生期間中、前記保持回路に保持されている閾値を選択し、前記ゲートパルスの消滅期間中、前記閾値発生器から出力されている閾値を選択するスイッチと、
   をさらに備えることを特徴とする請求項２または３に記載のノイズ除去装置。
5. 被処理信号に含まれるパルス性ノイズを検出するノイズ検出器と、
   前記ノイズ検出器により検出されたパルス性ノイズに基づいて閾値を生成する閾値発生器と、
   前記ノイズ検出器により検出されたパルス性ノイズと前記閾値発生器により生成された閾値とを比較し、前記パルス性ノイズのレベルが前記閾値を超えるときにゲートパルスを発生するゲートパルス発生器と、
   前記ゲートパルス発生器から前記ゲートパルスが出力されている期間、前記被処理信号が出力されるのを禁止するとともに、その禁止された期間の信号を補完して出力するゲートと、
   変調された受信信号を中間周波信号に変換する周波数変換手段と、
   前記周波数変換手段から出力された中間周波信号の所望の周波数領域を通過させる中間周波フィルタと、
   前記中間周波フィルタを通過した信号を復調する検波器と、を備え、
   前記ノイズ検出器は、被処理信号に含まれるパルス性ノイズとして、前記周波数変換手段から出力された中間周波信号に含まれるパルス性ノイズを検出し、
   前記ゲートは、前記ゲートパルス発生器からゲートパルスが出力されている期間、前記検波器により復調された信号が出力されるのを禁止するとともに、その禁止された期間の信号を補完して出力することを特徴とする受信機。
6. 前記閾値発生器は、連続するパルス性ノイズの入力に対して閾値を上昇させる閾値調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の受信機。
   

Images