JP2009267780A - マルチパスノイズ低減装置、ｆｍ受信機、及びマルチパスノイズ低減方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＭ受信において、音声信号の品質低下を防止する。
【解決手段】強度判定部１１１は、強度信号Ｓ１４のレベルが第１の閾値より小さいか否かを判定する。ＤＵ比判定部１１２は、強度信号Ｓ１４に基づいて、直接波の電界強度に対する反射波の電界強度の比率が第２の閾値より大きいか否かを判定する。マルチパスノイズ判定部１１３は、強度判定部１１１によって強度信号Ｓ１４のレベルが第１の閾値より小さいと判定され、かつＤＵ比判定部１１２によって前記比率が第２の閾値より大きいと判定された場合に、ＩＦ信号Ｓ１２にマルチパスノイズが発生していると判定する。マルチパスノイズ低減部１１４は、マルチパスノイズ判定部１１３によってＩＦ信号Ｓ１２にマルチパスノイズが発生していると判定された場合に、ノイズ低減後ＩＱ信号Ｓ２０を当該マルチパスノイズ発生直前のＩＱ信号Ｓ１３の値にして出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＦＭ通信における受信信号のマルチパスノイズを低減する技術に関するものである。

自動車等の移動体等に搭載されるＦＭ受信機がオーディオ電波を受信する際、周囲の山や高層建築物等の障害物での電磁波の反射に起因してマルチパスが生じる。詳しくは、反射体である障害物によって反射された反射波は、受信アンテナに直接受信される直接波とは異なる経路で受信アンテナに達するので、直接波と反射波とに位相のずれが生じ、直接波の一部が反射波によって打ち消されてしまう。これにより、受信されるオーディオ電波にマルチパスノイズが発生し、ＦＭ受信機によってスピーカー等に出力される音声信号の品質が著しく低下してしまう。

特許文献１には、ＩＦ信号のＡＭ成分を検出し、ＡＭ成分のレベルを所定の閾値と比較し、ＡＭ成分のレベルが所定の閾値以下であるときに、復調部により出力される音声信号等に対して前値ホールドを行うマルチパスノイズ低減方法（以下、「第１の方法」と呼ぶ）について開示されている。また、ＡＭ成分のレベルを所定の閾値と比較する代わりに、ＤＵ比を所定の閾値と比較する方法（以下、「第２の方法」と呼ぶ）も開示されている。
特開昭６０−３９９２９号公報

しかしながら、上記特許文献１の第１の方法のように、ＡＭ成分が所定レベル以下であるときに前値ホールドを行うようにすると、ＦＭ信号が変調度を大きくして放送局から送出される場合、ＡＭ成分が落ち込み、マルチパスノイズが発生していないにもかかわらず前値ホールドが行われてしまうことがある。マルチパスノイズが発生していないときに前値ホールドが行われると、音声信号の品質が低下してしまう。

また、上記特許文献１の２つ目の方法のように、ＤＵ比に基づいて前値ホールドを行うか否かを判定するようにしても、マルチパスノイズが発生していないにもかかわらず前値ホールドが行われ、音声信号の品質が低下してしまうことがある。

本発明は、上記の点に鑑み、ＦＭ受信において、不必要なマルチパスノイズ低減処理を回避し、音声信号の品質低下を防止することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、ＩＦ信号の電界強度を示す強度信号のレベルが第１の閾値より小さいか否かを判定する強度判定処理と、前記強度信号に基づいて、直接波の電界強度に対する反射波の電界強度の比率が第２の閾値より大きいか否かを判定するＤＵ比判定処理と、前記強度判定処理において前記強度信号のレベルが第１の閾値より小さいと判定され、かつ前記ＤＵ比判定処理において前記比率が第２の閾値より大きいと判定された場合に、前記ＩＦ信号にマルチパスノイズが発生していると判定するマルチパスノイズ判定処理と、前記マルチパスノイズ判定処理において前記ＩＦ信号にマルチパスノイズが発生していると判定された場合に、前記ＩＦ信号に基づくＩＱ信号の値又は当該ＩＱ信号を復調した音声信号の値を所定値に置換するマルチパスノイズ低減処理とを有することを特徴とする。

これにより、前記強度信号のレベルが第１の閾値より小さく、かつ直接波の電界強度に対する反射波の電界強度の比率が第２の閾値より大きい場合に、前記ＩＦ信号に基づくＩＱ信号の値又は当該ＩＱ信号を復調した音声信号の値が所定値に置換される。一方、前記強度信号のレベルは第１の閾値より小さいが直接波の電界強度に対する反射波の電界強度の比率が第２の閾値以下である場合、及び直接波の電界強度に対する反射波の電界強度の比率が第２の閾値より大きいが前記強度信号のレベルが第１の閾値以上である場合、前記置換は行われない。したがって、前記ＩＱ信号の値又は当該ＩＱ信号を復調した音声信号の値が不必要に置換されることが防止され、不必要なマルチパスノイズ低減処理が回避されるので、音声信号の品質低下が防止される。

本発明により、不必要なマルチパスノイズ低減処理が回避されるので、音声信号の品質低下が防止される。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、他の実施形態と同様の機能を有する構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。

《実施形態１》
本発明の実施形態１に係るＦＭ受信機は、図１に示すように、アンテナ１０１、周波数変換部１０２、ＩＦ信号処理部１０３、強度信号生成部１０６、マルチパスノイズ低減装置１１０、復調部１０４、及びスピーカー１０５を備えている。マルチパスノイズ低減装置１１０は、強度判定部１１１、ＤＵ比判定部１１２、マルチパスノイズ判定部１１３、マルチパスノイズ低減部１１４、及び外部設定部１１５を備えている。

アンテナ１０１は、高周波信号Ｓ１１を受信する。

周波数変換部１０２は、アンテナ１０１によって受信された高周波信号Ｓ１１をＩＦ（Intermediate Frequency）信号Ｓ１２に変換して出力する。

ＩＦ信号処理部１０３は、周波数変換部１０２によって出力されたＩＦ信号Ｓ１２をＩＱ（In-Phase/Quadrature-Phase ）信号Ｓ１３に変換して出力する。

強度信号生成部１０６は、ＩＦ信号処理部１０３によって出力されたＩＱ信号Ｓ１３から、ＩＦ信号Ｓ１２の電界強度を示す強度信号Ｓ１４を生成する。

強度判定部１１１は、強度信号Ｓ１４のレベルが、閾値信号Ｓ１５によって示される第１の閾値より小さいか否か（強度信号Ｓ１４の落ち込み度合いが大きいか否か）を判定し、強度信号Ｓ１４のレベルが第１の閾値より小さい場合には強度判定信号Ｓ１７としてＨ（High）レベルの信号を出力する一方、強度信号Ｓ１４のレベルが第１の閾値以上の場合には強度判定信号Ｓ１７としてＬ（Low）レベルの信号を出力する。

ＤＵ比判定部１１２は、強度信号Ｓ１４に基づいて、直接波の電界強度に対する反射波の電界強度の比率が、閾値信号Ｓ１６によって示される第２の閾値より大きいか否かを判定する。そして、上記比率が第２の閾値より大きい場合にはＤＵ比判定信号Ｓ１８としてＨレベルの信号を出力する一方、該比率が第２の閾値以下である場合にはＤＵ比判定信号Ｓ１８としてＬレベルの信号を出力する。具体的には、直接波の電界強度をＥｄとし、反射波の電界強度をＥｕとしたとき、ＤＵ比判定部１１２は、強度信号Ｓ１４の上下のピーク値に基づいて20log₁₀(Eu/Ed)を算出し、この算出値が閾値信号Ｓ１６（第２の閾値）に応じた閾値Ｔｈより大きいか否かを判定する。強度信号Ｓ１４の上下のピーク幅が大きい場合には、直接波の電界強度に対する反射波の電界強度の比率が大きくなる。

マルチパスノイズ判定部１１３は、強度判定部１１１によって強度信号Ｓ１４のレベルが第１の閾値より小さいと判定され、かつＤＵ比判定部１１２によって直接波の電界強度に対する反射波の電界強度の比率が第２の閾値より大きいと判定された場合に、ＩＦ信号Ｓ１２にマルチパスノイズが発生していると判定する。具体的には、強度判定部１１１によって出力された強度判定信号Ｓ１７とＤＵ比判定部１１２によって出力されたＤＵ比判定信号Ｓ１８との論理積をマルチパスノイズ判定信号Ｓ１９として出力する。

マルチパスノイズ低減部１１４は、マルチパスノイズ判定部１１３によってＩＦ信号Ｓ１２にマルチパスノイズが発生していないと判定された場合、すなわちマルチパスノイズ判定信号Ｓ１９がＬレベルのときには、ＩＦ信号処理部１０３によって出力されたＩＱ信号Ｓ１３をそのままノイズ低減後ＩＱ信号Ｓ２０として出力する。一方、マルチパスノイズ判定部１１３によってＩＦ信号Ｓ１２にマルチパスノイズが発生していると判定された場合、すなわちマルチパスノイズ判定信号Ｓ１９がＨレベルのときには、ノイズ低減後ＩＱ信号Ｓ２０を当該マルチパスノイズ発生直前のＩＱ信号Ｓ１３の値にして出力する。つまり、ＩＦ信号Ｓ１２にマルチパスノイズが発生している期間、マルチパスノイズ低減部１１４は、マルチパスノイズ発生直前のノイズ低減後ＩＱ信号Ｓ２０（ＩＱ信号Ｓ１３）の値を保持して出力し続ける（前値ホールドする）。

外部設定部１１５は、強度判定部１１１で用いられる第１の閾値及び第２の閾値をユーザの入力に応じて設定し、第１の閾値を示す閾値信号Ｓ１５及び第２の閾値を示す閾値信号Ｓ１６を出力する。

復調部１０４は、ノイズ低減後ＩＱ信号Ｓ２０を復調して音声信号（オーディオデータ）Ｓ２１を取得する。

スピーカー１０５は、音声信号Ｓ２１に基づいて音波を放射する。

上記のように構成されたＦＭ受信機においては、強度信号Ｓ１４が図２（ａ）のようになり、ＤＵ比判定部１１２により算出された20log₁₀(Eu/Ed)が図２（ｂ）のようになった場合、図２（ｅ）のようなマルチパスノイズ判定信号Ｓ１９が得られる。そして、マルチパスノイズ判定信号Ｓ１９がＨレベルのときに、ノイズ低減後ＩＱ信号Ｓ２０が当該マルチパスノイズの発生直前のＩＱ信号Ｓ１３の値にされる。一方、マルチパスノイズ判定信号Ｓ１９がＨレベルのときには、ＩＦ信号処理部１０３によって出力されたＩＱ信号Ｓ１３がそのままノイズ低減後ＩＱ信号Ｓ２０として出力される。

本実施形態によると、図２（ａ）〜（ｅ）に示すように、ＩＦ信号Ｓ１２の電界強度が第１の閾値より小さくなっているがマルチパスノイズが発生していない場合にマルチパスノイズが発生していると誤判定されること（図２（ｃ））が防止される。また、20log₁₀(Eu/Ed)が第２の閾値に応じた閾値Ｔｈより大きくなっているがマルチパスノイズが発生していない場合にマルチパスノイズが発生していると誤判定されること（図２（ｄ））が防止される。したがって、本実施形態のＦＭ受信機はマルチパスノイズが発生しているか否かを正しく判定することができるので、マルチパスノイズが発生していないときにノイズ低減後ＩＱ信号Ｓ２０が前値ホールドされることが防止され、高い品質の音声信号を得ることができる。例えば、ＦＭ信号が変調度を大きくして放送局から送出される場合、ＩＦ信号Ｓ１２の電界強度が落ち込み易いが、ＩＦ信号Ｓ１２の電界強度に加えて、直接波の電界強度に対する反射波の電界強度の比率に基づいてマルチパスノイズが発生しているか否かが判定されるので、従来に比べて誤判定されにくい。

《実施形態２》
本発明の実施形態２に係るＦＭ受信機は、図３に示すように、復調部１０４の入力側ではなく、復調部１０４の出力側にマルチパスノイズ低減装置２１０を備えている。本実施形態では、復調部１０４が、ノイズ低減後ＩＱ信号Ｓ２０ではなく、ノイズ低減前のＩＱ信号Ｓ１３を復調して音声信号Ｓ２２を取得する。そして、マルチパスノイズ低減装置２１０は、ＩＱ信号Ｓ１３ではなく、復調部１０４によって取得された音声信号Ｓ２２に対して処理を行う。

マルチパスノイズ低減装置２１０は、マルチパスノイズ低減装置１１０のマルチパスノイズ低減部１１４に代えて、マルチパスノイズ低減部２１４を備えている。このマルチパスノイズ低減部２１４は、マルチパスノイズ判定部１１３によってＩＦ信号Ｓ１２にマルチパスノイズが発生していないと判定された場合には、復調部１０４によって取得された音声信号Ｓ２２をそのままノイズ低減後音声信号Ｓ２３として出力する。一方、マルチパスノイズ判定部１１３によってＩＦ信号Ｓ１２にマルチパスノイズが発生していると判定された場合には、ノイズ低減後音声信号Ｓ２３を当該マルチパスノイズ発生直前の音声信号Ｓ２２の値にして出力する。つまり、ＩＦ信号Ｓ１２にマルチパスノイズが発生している期間、マルチパスノイズ低減部２１４は、マルチパスノイズ発生直前のノイズ低減後音声信号Ｓ２３（音声信号Ｓ２２）の値を保持して出力し続ける（前値ホールドする）。

《その他の実施形態》
なお、上記実施形態１，２では、外部設定部１１５がユーザの入力に応じて第１の閾値及び第２の閾値を設定するようになっていたが、ユーザの入力に限らず、所定の入力信号に応じて設定するようにしてもよい。

また、外部設定部１１５を設けず、第１の閾値及び第２の閾値として固定値を用いるようにしてもよい。

また、ＤＵ比判定部１１２は、必ずしも20log₁₀(Eu/Ed)を算出するものでなくてもよく、強度信号Ｓ１４に基づいて、直接波の電界強度に対する反射波の電界強度の比率が第２の閾値より大きいか否かの判定結果を出力するものであればよい。

また、上記実施形態１，２では、マルチパスノイズ低減部１１４、２１４が、マルチパスノイズ判定部１１３によってＩＦ信号Ｓ１２にマルチパスノイズが発生していると判定された場合、ＩＱ信号Ｓ１３、音声信号Ｓ２２を、マルチパスノイズ発生直前の値に置換してノイズ低減後ＩＱ信号Ｓ２０、ノイズ低減後音声信号Ｓ２３として出力するようになっていた。しかし、マルチパスノイズを低減するために他の所定値に置換するようにしてもよい。例えば、ＩＱ信号Ｓ１３、音声信号Ｓ２２を、マルチパスノイズ解消直後の値に置換するようにしてもよいし、マルチパスノイズ発生直前の値とマルチパスノイズ解消直後の値とによる直線補間で求まる値に置換するようにしてもよい。また、上記実施形態１においては、ＩＱ信号Ｓ１３を０に置換するようにしてもよい。

本発明では、不必要なマルチパスノイズ低減処理が回避され、音声信号の品質低下が防止されるので、ＦＭ受信機の音質向上等に有用である。

本発明の実施形態１に係るＦＭ受信機の構成を示すブロック図である。 （ａ）は、ＩＦ信号Ｓ１２の電界強度を示すタイミングチャートである。（ｂ）は、20log₁₀(Eu/Ed)の値を示すタイミングチャートである。（ｃ）は、ＩＦ信号Ｓ１２の電界強度が第１の閾値より小さいか否かを判定する信号を示すタイミングチャートである。（ｄ）は、20log₁₀(Eu/Ed)が閾値Ｔｈより大きいか否かを判定する信号を示すタイミングチャートである。（ｅ）は、マルチパスノイズ判定信号Ｓ１９を示すタイミングチャートである。 本発明の実施形態２に係るＦＭ受信機の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０１ アンテナ
１０２ 周波数変換部
１０３ ＩＦ信号処理部
１０４ 復調部
１０５ スピーカー
１０６ 強度信号生成部
１１０ マルチパスノイズ低減装置
１１１ 強度判定部
１１２ ＤＵ比判定部
１１３ マルチパスノイズ判定部
１１４ マルチパスノイズ低減部
１１５ 外部設定部
２１０ マルチパスノイズ低減装置
２１４ マルチパスノイズ低減部

Claims (9)

1. ＩＦ信号の電界強度を示す強度信号のレベルが第１の閾値より小さいか否かを判定する強度判定部と、
   前記強度信号に基づいて、直接波の電界強度に対する反射波の電界強度の比率が第２の閾値より大きいか否かを判定するＤＵ比判定部と、
   前記強度判定部によって前記強度信号のレベルが第１の閾値より小さいと判定され、かつ前記ＤＵ比判定部によって前記比率が第２の閾値より大きいと判定された場合に、前記ＩＦ信号にマルチパスノイズが発生していると判定するマルチパスノイズ判定部と、
   前記マルチパスノイズ判定部によって前記ＩＦ信号にマルチパスノイズが発生していると判定された場合に、前記ＩＦ信号に基づくＩＱ信号の値又は当該ＩＱ信号を復調した音声信号の値を所定値に置換するマルチパスノイズ低減部とを備えていることを特徴とするマルチパスノイズ低減装置。
2. 請求項１のマルチパスノイズ低減装置において、
   前記第１の閾値及び第２の閾値を設定する外部設定部を備えていることを特徴とするマルチパスノイズ低減装置。
3. 請求項１のマルチパスノイズ低減装置において、
   前記所定値は、マルチパスノイズ発生直前又はマルチパスノイズ解消直後における前記置換対象の信号の値であることを特徴とするマルチパスノイズ低減装置。
4. 請求項１のマルチパスノイズ低減装置において、
   前記所定値は、マルチパスノイズ発生直前における前記置換対象の信号の値とマルチパスノイズ解消直後における前記置換対象の信号の値とによる直線補間で求まる値であることを特徴とするマルチパスノイズ低減装置。
5. 請求項１のマルチパスノイズ低減装置と、
   高周波信号を受信するアンテナと、
   前記アンテナによって受信された高周波信号をＩＦ信号に変換して出力する周波数変換部と、
   前記周波数変換部によって出力されたＩＦ信号を前記ＩＱ信号に変換して出力するＩＦ信号処理部と、
   前記ＩＦ信号処理部によって出力されたＩＱ信号から前記強度信号を生成する強度信号生成部と、
   前記ＩＦ信号処理部によって出力されたＩＱ信号を復調して前記音声信号を取得する復調部と、
   前記復調部によって取得された音声信号に基づいて音波を放射するスピーカーとを備えていることを特徴とするＦＭ受信機。
6. ＩＦ信号の電界強度を示す強度信号のレベルが第１の閾値より小さいか否かを判定する強度判定ステップと、
   前記強度信号に基づいて、直接波の電界強度に対する反射波の電界強度の比率が第２の閾値より大きいか否かを判定するＤＵ比判定ステップと、
   前記強度判定ステップにおいて前記強度信号のレベルが第１の閾値より小さいと判定され、かつ前記ＤＵ比判定ステップにおいて前記比率が第２の閾値より大きいと判定された場合に、前記ＩＦ信号にマルチパスノイズが発生していると判定するマルチパスノイズ判定ステップとを有し、
   前記マルチパスノイズ判定ステップにおいて前記ＩＦ信号にマルチパスノイズが発生していると判定された場合に、前記ＩＦ信号に基づくＩＱ信号の値又は当該ＩＱ信号を復調した音声信号の値を所定値に置換するマルチパスノイズ低減ステップを実行することを特徴とするマルチパスノイズ低減方法。
7. 請求項６のマルチパスノイズ低減方法において、
   前記第１の閾値及び第２の閾値は外部設定部によって設定されることを特徴とするマルチパスノイズ低減方法。
8. 請求項６のマルチパスノイズ低減方法において、
   前記所定値は、マルチパスノイズ発生直前又はマルチパスノイズ解消直後における前記置換対象の信号の値であることを特徴とするマルチパスノイズ低減方法。
9. 請求項６のマルチパスノイズ低減方法において、
   前記所定値は、マルチパスノイズ発生直前における前記置換対象の信号の値とマルチパスノイズ解消直後における前記置換対象の信号の値とによる直線補間で求まる値であることを特徴とするマルチパスノイズ低減方法。

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