JPH09246983A - ディジタル信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノイズ除去を目指すディジタル信号処理装置
において、高調波成分抽出部が信号本線に入らないよう
にし、レベル変動に対しても考慮する。 【解決手段】 アナログ信号レベル制御部１で利得制御
されたＲＺディジタル（時系列）信号は、高速フーリエ
変換部３でフーリエ展開する。周波数成分検出部２はフ
ーリエ展開された周波数軸信号から信号成分を抽出し、
そのレベルが常に一定となるようにアナログ信号レベル
制御部１を制御する。さらに周波数成分検出部２は高調
波成分を除去した信号を作り、減算器部４で周波数軸信
号から減算する。後、逆高速フーリエ変換部５でディジ
タル（時系列）信号に復元する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はディジタル信号処理
装置に関し、特にディジタル信号伝送系で発生するノイ
ズを除去するディジタル信号処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】信号レベルが変動し、ノイズの多い伝送
路での、例えばＲＺ（リターンツウゼロ）信号等の直流
分が多く、必要伝送帯域が広くて、ノイズやレベル変動
に弱い信号形式のディジタル信号伝送については、ノイ
ズ除去技術とともにレベル変動対策が重要である。

【０００３】近年、ＬＳＩ技術の発展にともない、ＦＦ
Ｔ（高速フーリエ変換）用のＬＳＩが容易に入手できる
ようになったほか、ゲートアレーでも容易にＦＦＴ回路
を製作できるようになった。

【０００４】特開平１−２５７２２４号公報には、高速
フーリエ変換及び逆高速フーリエ変換を利用したディジ
タル信号のノイズ除去技術が示唆されている。特開平１
−２５７２２４号公報に示された従来のノイズ除去装置
の例を図４に示す。

【０００５】図４において、時系列信号である入力ディ
ジタル信号を高速フーリエ変換部３で周波数成分（周波
数軸信号）にフーリエ展開する。ディジタル（時系列）
信号は周波数成分（周波数軸信号）に展開すると、その
基本周波数（クロック周波数）の高調波成分で構成され
る離散信号（信号成分）となる。

【０００６】すなわち、基本周波数の高調波成分の近辺
以外には信号成分が存在しないので、図５の左側に示す
ように、フーリエ変換処理された信号から、各高調波成
分を抜き出すウインドウ（図５の中央の破線で示す）を
例えばディジタルの櫛型フィルタを使って作り出し、高
周波成分抽出部６にてＮ次高調波ウインドウ処理（高調
波信号成分の抽出）を行った後、逆高速フーリエ変換部
５で逆フーリエ変換処理を行って元のディジタル（時系
列）信号を回復する（図５の右側）。

【０００７】上述の如く、フーリエ変換されたディジタ
ル（時系列）信号（周波数軸信号）は、基本周波数の高
調波成分の近辺にのみ存在するので、図５の破線で示し
たウインドウ以外に存在する成分はすべてノイズ成分と
考えることができる。従って、Ｎ次高調波ウインドウ処
理を行った後、逆フーリエ変換処理を行って復元したデ
ィジタル（時系列）信号は、ノイズが完全に除去されて
いるはずである。

【０００８】しかし、Ｎは有限となる（無限に多くの高
調波を抜き出すウインドウを作ることは実用上できな
い）ので、復元したディジタル（時系列）信号は、多少
波形がなまっていわゆるローパス特性を持つことは避け
られない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図４に示した特開平１
−２５７２２４号公報に記載されたディジタル信号処理
装置の場合、高調波成分抽出部が信号本線中に挿入され
るため、復元されたディジタル信号の波形がなまる問題
があり、さらに信号のレベル変動に対する考慮もない。

【００１０】本発明の目的は、高調波成分抽出部が信号
本線に入らず、レベル変動に対しても考慮したディジタ
ル信号処理装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によるディジタル
信号処理装置は、入力されたディジタル時系列信号を周
波数軸信号にフーリエ展開するフーリエ変換手段と、前
記周波数軸信号から信号成分を除去し、ノイズ成分を抽
出するノイズ成分抽出手段と、前記周波数軸信号から前
記ノイズ成分を減算するノイズ減算手段と、前記ノイズ
成分を減算された前記周波数軸信号を逆フーリエ変換し
て前記ディジタル時系列信号を復元する逆フーリエ変換
手段とを含むことを特徴とする。

【００１２】本発明によるディジタル信号処理装置は、
さらに、前記周波数軸信号から前記信号成分の基本周波
数成分を抽出する信号成分抽出手段と、この抽出された
基本周波数成分を用いて前記ディジタル時系列信号ある
いは前記周波数軸信号の利得を制御して信号成分のレベ
ルが一定になる様に制御する利得制御手段とを含むこと
を特徴としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の作用は次の通りである。
ディジタル（時系列）信号を高速フーリエ変換し、高速
フーリエ変換された周波数軸信号から高調波成分を抽出
してそのレベルを検出し、可変利得回路を制御してレベ
ル変動を除去するとともに、周波数軸信号から信号（高
調波）成分を除去した後、周波数軸信号から減算し、逆
高速フーリエ変換することによりディジタル（時系列）
信号を復元する。

【００１４】以下に、本発明の実施例について図面を参
照して説明する。

【００１５】図１は本発明によるディジタル信号処理装
置の実施例の構成を示すブロック図であり、図３はノイ
ズ除去機能の説明図であって、図５と同等部分は同一符
号にて示している。なお、重複する説明は省略する。

【００１６】図１において、ＲＺ入力ディジタル（時系
列）信号（図３(ａ)）はアナログ信号レベル制御部１に
加わる。アナログ信号レベル制御部１は、入力ディジタ
ル（時系列）信号のアナログ信号としての信号レベル
を、電気的に直線制御できる利得制御回路である。

【００１７】アナログ信号レベル制御部１で利得制御さ
れた信号は、高速フーリエ変換部３でフーリエ展開（変
換）されることにより、ディジタル（時系列）信号が周
波数領域の成分（周波数軸信号）に展開される。周波数
成分検出部２は例えばディジタルフィルタで、フーリエ
展開された周波数軸信号から基本周波数の成分を抽出
し、その基本周波数成分のレベルが常に一定となるよう
にアナログ信号レベル制御部１を制御する。

【００１８】すなわち、予め設定されている閾値レベル
と抽出信号成分とのレベルを比較し、この差が零となる
様にフィードバック制御を行うものである。

【００１９】一方、さらに周波数成分検出部２は例えば
ディジタルの櫛型フィルタによって、周波数軸信号から
逆に高調波成分（信号成分）を除去した（上述のように
ノイズ成分だけを含んだ）信号を作り、減算器部４で高
速フーリエ変換部３の出力のフーリエ展開された周波数
軸信号から減算する。

【００２０】従って、ここでノイズ成分が減算され、除
去される（図３(ｂ)）。後、逆高速フーリエ変換部５で
ディジタル（時系列）信号を復元すると、ノイズが除去
され、レベル変動も除去されたディジタル（時系列）信
号（図３(ｃ)）が忠実に復元される。

【００２１】図１に示した本発明の実施例の場合は、ア
ナログ信号レベル制御部１の出力（信号）レベルが一定
となるように、周波数成分検出部２からフィードバック
制御されるので、高速フーリエ変換部３の入力ダイナミ
ックレンジいっぱいを効率よく使える（入力ディジタル
信号レベルが一定になるように制御されているので、入
力ディジタル信号レベルを入力ダイナミックレンジとほ
ぼ同じに選ぶことができる）ので、精度の高い高速フー
リエ変換が可能だが、アナログ信号レベル制御部１にア
ナログ利得制御回路（ディジタル回路に比べ若干不安定
要素がある）が残ることとなる他、ＬＳＩ化が難しい。

【００２２】図２に示した本発明の他の実施例の場合
は、ＲＺ入力ディジタル信号は直接（信号レベル変動を
含んだまま）高速フーリエ変換部１に加わるので、信号
レベル変動を考慮しても入力ダイナミックレンジを越え
ないように、高速フーリエ変換部１の入力ディジタル信
号レベルを選ぶ必要があるので、ダイナミックレンジの
使用効率が落ちることは止むを得ないが、周波数成分検
出部２で基本周波数成分の信号レベルを検出して、この
信号レベルが設定レベルと同一になる様にディジタル信
号乗算器部７でディジタル的に信号レベル変動を補正す
ることにより、アナログ回路の不安定要素を除去でき、
ＬＳＩ化も容易となる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ノイズ除
去のためのフーリエ展開後の、信号波形になまりをもた
らす高調波成分抽出部が信号本線に入らず、レベル変動
に対してもフーリエ展開して信号成分のレベルを抽出し
て信号レベルを補正することにより、精度の良い、レベ
ル変動を除去された、ノイズ除去回路を得ることができ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のブロック図である。

【図２】本発明の他の実施例のブロック図である。

【図３】ノイズ除去方法の説明図である。

【図４】従来のフーリエ変換を利用したノイズ除去回路
の一例を示すブロック図である。

【図５】従来のフーリエ変換を利用したノイズ除去回路
の動作を説明する図である。

【符号の説明】

１ アナログ信号レベル制御部 ２ 周波数成分検出部 ３ 高速フーリエ変換部 ４ 減算器部 ５ 逆高速フーリエ変換部 ７ ディジタル信号乗算器部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力されたディジタル時系列信号を周波
   数軸信号にフーリエ展開するフーリエ変換手段と、前記
   周波数軸信号から信号成分を除去し、ノイズ成分を抽出
   するノイズ成分抽出手段と、前記周波数軸信号から前記
   ノイズ成分を減算するノイズ減算手段と、前記ノイズ成
   分を減算された前記周波数軸信号を逆フーリエ変換して
   前記ディジタル時系列信号を復元する逆フーリエ変換手
   段とを含むことを特徴とするディジタル信号処理装置。
2. 【請求項２】 さらに、前記周波数軸信号から前記信号
   成分の基本周波数成分を抽出する信号成分抽出手段と、
   この抽出された基本周波数成分を用いて前記ディジタル
   時系列信号あるいは前記周波数軸信号の利得を制御して
   信号成分のレベルが一定になる様に制御する利得制御手
   段とを含むことを特徴とする請求項１記載のディジタル
   信号処理装置。
3. 【請求項３】 前記ノイズ成分抽出手段及び前記信号成
   分抽出手段がディジタル櫛型フィルタで構成されること
   を特徴とする請求項１あるいは２記載のディジタル信号
   処理装置。