JP2004254184A

JP2004254184A - ノイズ除去装置

Info

Publication number: JP2004254184A
Application number: JP2003044326A
Authority: JP
Inventors: Takehiro Sakai; 雄大坂井
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2004-09-09

Abstract

【課題】ノイズ除去装置に関し、特に希望波からそれに重畳するパルス性ノイズのみを除去するノイズ除去装置を提供する。
【解決手段】信号近傍のノイズが重畳する信号からそのノイズを除去するノイズ除去装置は、信号帯域内の周波数を用いて前記信号を選択出力する第１ミキサ部と、信号帯域外の周波数を用いて前記信号近傍のノイズだけを選択出力する第２ミキサ部と、前記第１ミキサ部からの信号を第１受信部により受信する主信号受信部と、前記第２ミキサ部からのノイズを前記第１受信部と同じ受信特性を有する第２受信部により受信するノイズ検出部と、前記主信号受信部で受信した信号から前記ノイズ検出部で受信したノイズを減算処理して受信信号に重畳するノイズを除去する減算処理部と、を有する。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はノイズ除去装置に関し、特に外部からのパルス性ノイズが重畳した信号から、そのパルス性ノイズを除去するパルス性ノイズ除去装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、受信信号にパルス性ノイズが重畳した一例を示したものである。
ここでは、一例として車載用のＡＭ受信機の場合を考える。ＡＭ受信機にはイグニッションノイズやモータ駆動ノイズ等の車内で発生する種々のパルス性ノイズが頻繁に混入する。ＡＭ受信機のＲＦフィルタを通過した直後のパルス性ノイズは、その広い帯域にわたって分布する。それが受信チャネル信号（希望波）に重畳して図示するような特性を示す。
【０００３】
ＡＭ受信機に混入するパルス性ノイズを除去するために、現行では一般にノイズキャンセラーが使用される。
図２は、従来のノイズキャンセラーによる幾つかのノイズ除去手法を図式的に示したものである。
図２の（ａ）及び（ｂ）には、従来のノイズキャンセラーのノイズ検出方法を示している。ここでは、信号に重畳したノイズレベルを所定の閾値（Ｖｔｈ）と比較して、その閾値を超えるノイズ範囲をパルス状のノイズ検出信号として検出する。
【０００４】
これから、図２の（ｃ）では、ノイズ検出信号の継続時間中信号レベルを強制的にゼロ値に設定して信号中のパルス性ノイズ部分を除去する。また、図２の（ｄ）では、ノイズ検出信号の立ち上がり時点の信号レベルをそのノイズ検出信号の継続時間中保持することで信号中のパルス性ノイズ部分を除去する。さらに、図２の（ｅ）では、ノイズ検出信号の立ち上がり時点と立ち下り時点の２点間の信号レベルを直線で近似することにより信号中のパルス性ノイズ部分を除去する（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−２９７１３５号公報（図１７参照）
【特許文献２】
特開平４−２７１５２３号公報（図９参照）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した図２の（ｃ）〜（ｅ）のいずれの手法も、信号波形をパルス性ノイズが重畳する前の信号波形に近似的に回復させるものである。図２の例では、図２の（ｅ）が最もその近似精度が高く、図２の（ｄ）から図２の（ｃ）の順番で近似精度が低下していく。これらの場合、ノイズ除去と同時にノイズが重畳する希望波の一部も除去されるか、又は近似による別のノイズが信号に付加される。そのため、前記従来手法では一定以上の通信品質の向上は困難であるという問題があった。
【０００７】
そこで本発明の目的は、上記問題点に鑑み、パルス性ノイズが重畳した信号から可能な限り純粋にパルス性ノイズのみを除去するパルス性ノイズ除去装置を提供することにある。
【０００８】
本発明によれば、信号近傍のノイズが重畳する信号からそのノイズを除去するノイズ除去装置であって、信号帯域内の周波数を用いて前記信号を選択出力する第１ミキサ部と、信号帯域外の周波数を用いて前記信号近傍のノイズだけを選択出力する第２ミキサ部と、前記第１ミキサ部からの信号を第１受信部により受信する主信号受信部と、前記第２ミキサ部からのノイズを前記第１受信部と同じ受信特性を有する第２受信部により受信するノイズ検出部と、前記主信号受信部で受信した信号から前記ノイズ検出部で受信したノイズを減算処理することで受信した信号に重畳するノイズを除去する減算処理部と、で構成するノイズ除去装置が提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、信号近傍のノイズが重畳する信号からそのノイズを除去するノイズ除去装置であって、信号帯域内の周波数を用いて前記信号を選択出力するミキサ部と、前記ミキサ部からの信号を第１受信部で受信する主信号受信部と、前記ミキサ部からの信号から前記信号近傍のノイズだけを選択するフィルタ部を有し、そのフィルタ部からのノイズを前記第１受信部と同じ受信特性を有する第２受信部により受信するノイズ検出部と、前記主信号受信部で受信した信号から前記ノイズ検出部で受信したノイズを減算処理することで受信した信号に重畳するノイズを除去する減算処理部と、で構成するノイズ除去装置が提供される。
【００１０】
さらに、本発明によれば、前記第２受信部は、ノイズを検波する検出部と、前記第１受信部と同じ遅延特性を与える遅延部と、前記第１受信部と同じレベル特性を与える増幅部と、で構成される。このように本発明では、信号近傍のノイズが重畳する信号からその信号を選択して受信する受信手段と、前記信号近傍のノイズだけを前記受信手段と同じ受信特性により検出する検出手段と、前記受信手段で受信した信号から前記検出手段で受信したノイズを減算処理することで受信した信号に重畳するノイズだけを除去する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図３は、本発明によるノイズ除去装置の基本構成を示したものである。
図３において、入力から与えられる信号は、図１で示したようにＡＭ受信器のＲＦ部等を通過した直後の信号である。その信号は、第１ミキサ（ＭＩＸ１）１及び第２ミキサ（ＭＩＸ２）３の各々一方の入力に与えられる。
【００１２】
第１ミキサ１の他方の入力には、所望の中心周波数ｆ_ｄを有する希望波を選択するために、局部発信周波数ｆ_ｄが与えられる。また、第２ミキサ３の他方の入力には、純粋にパルス性ノイズのみを検出するために、中心周波数ｆ_ｄの希望波の帯域にかからないΔｆ離れた点の局部発振周波数ｆ_ｄ＋ Δｆが与えられる。
【００１３】
主信号受信部２は、所望の希望波ｆ_ｄの帯域外のノイズをフィルタリングして通過した希望波の利得調整を行なう。一方、ノイズ検出部４は、希望波の帯域にかからない純粋なノイズのみを、主信号受信部２と同じフィルタ構成で抽出する。
【００１４】
よって、主信号受信部２とノイズ検出部４の信号通過帯域特性は同じであり、また主信号受信部２及びノイズ検出部４の時間応答特性も同じである。従って、主信号受信部２を通過した信号に重畳するパルス性ノイズとノイズ検出部４を通過したパルス性ノイズとは、同一の振幅、位相、及び時間応答特性を有するノイズ信号として受信出力される。
【００１５】
減算処理部５は、主信号受信部２からのパルス性ノイズが重畳した信号からノイズ検出部４で抽出されたパルス性ノイズを直接減算し、ノイズのない純粋な信号を復元する。なお、減算処理部５による減算は、アナログ又はデジタルのいずれの減算処理によってもよい。デジタル処理の場合には、減算処理の前にＡ／Ｄ変換器を用いてアナログ信号をデジタル信号に変換し、その後にＤＳＰ処理する。
【００１６】
図４は、図３の一実施例を示したものである。また、図５〜７には、図４の各部における動作波形のシュミレーション結果を示している。
図４では、図３と同じものには同一の符号を付している。また、図４の主信号系をなす主信号受信部２及び検出系をなすノイズ検出部４は、ＲＦ部の次段の中間周波受信部を構成している。
【００１７】
本例では、図５以降のシュミレーションとの関連から、複数のバンドパスフィルタ及びＡＧＣ増幅器からなる簡易な構成としている。なお、主信号受信部２とノイズ検出部４とは、同一の電子部品を使用している。
【００１８】
次に、図４〜７を参照しながら本実施例の動作を説明する。ここで、図４の（ａ）〜（ｑ）で示す主信号受信部２及びノイズ検出部４の各部の信号波形は、図５〜７の信号波形（ａ）〜（ｑ）にそれぞれ対応している。先ず、アンテナで受信されたパルス性ノイズが重畳する信号は、図１に示すように希望波に重畳するノイズが広帯域に分布した信号となってＲＦ部から出力される。
【００１９】
その信号は、第１ミキサ１及び第２ミキサ３のそれぞれ一方の入力に与えられる。第１ミキサ１の他方の入力には希望波を選択するために局部発信周波数ｆ_ｄが与えられ、第２ミキサ３の他方の入力にはパルス性ノイズのみを検出するために希望波の帯域にかからない局部発振周波数ｆ_ｄ＋ Δｆが与えられる。その結果、主信号受信部２の受信トランスからは受信信号にインパルス性ノイズが重畳された信号が出力され（（ａ））、一方のノイズ検出部４の受信トランスからはインパルス性ノイズだけが出力される（（ｉ））。
【００２０】
次に、各受信トランスからの出力信号は、初段における帯域の広いバンドパスフィルタを通過した後（（ｂ）及び（ｊ））に初段のＡＣＧ増幅器によって所定のレベルに増幅される（（ｃ）及び（ｋ））。以降、順次帯域が狭くなるバンドパスフィルタを通過して最終段のＡＣＧ増幅器まで同様の処理が繰り返される（（ｄ）〜（ｇ）及び（ｌ）〜（ｏ））。その後、検出部（ＤＥＴ）から半波整流された信号が出力される（（ｈ）及び（ｐ））。
【００２１】
ここでは、パルス性ノイズの時間応答波形が、主信号受信部２とノイズ検出部４とで相互に一致しているのが分かる。最初に受信されたインパルス性ノイズは高周波成分を多く含むことから狭く急峻な特性を有しているが（（ａ）及び（ｉ））、多段のバンドパスフィルタやＡＧＣ増幅器を通過しながら、各部の処理遅延と帯域制限とによる応答特性が付加されていく（（ｇ）及び（ｏ））。
【００２２】
本願発明では、主信号受信部２とノイズ検出部４とで同一部品を使用することで、パルス性ノイズのレベル特性及び時間応答特性を互いに一致させている（（ｈ）及び（ｐ））。その結果、減算処理部５による信号同士の減算処理によって、ほぼ純粋な受信信号（希望波）が得られる。本例では減算処理部５にＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）デバイスを使用しており、その各入力端にはＡ／Ｄコンバータが、そして出力端にはＤ／Ａコンバータがそれぞれ内蔵されている。
【００２３】
このように、本願発明によれば純粋にパルス性ノイズだけを除去可能となる。そのため、従来例の波形近似手法のように信号の一部が除去されたり、新たなノイズが信号に付加されたりせずに、高精度で信号だけを復元できる。
【００２４】
図８は、本発明によるノイズ除去装置の別の構成例を示したものである。
図８は、図３の基本構成を簡易化したものであり、第１ミキサ（ＭＩＸ１）１だけを使用している。本例では第２ミキサ（ＭＩＸ２）（図３）を除去し、それに代えて、ノイズ検出部４’には中心周波数を希望波ｆ_ｄからΔｆだけずらしたフィルタ部を備える。これによってノイズ成分のみを抽出する。その他は、図３の基本構成と同じである。
【００２５】
図９は、図８の一実施例を示したものである。
図９では、第１ミキサ（ＭＩＸ１）１によって希望波ｆ_ｄを選択し、その選択された信号は主信号系をなす信号フィルタ部２と検出系をなすノイズ検出部４’の双方に入力される。ノイズ検出部４’では、その初段にバンドパスフィルタ（網掛フィルタ部分）を設け、その中心周波数は純粋にノイズだけを検出する周波数ｆ_ｄ＋ Δｆを設定している。他は、図４と同様である。
【００２６】
本例の場合には、第２ミキサ（ＭＩＸ１）の削減によるコスト面及び実装面でのメリットに加えて、ノイズ検出部４’で使用する部品も信号フィルタ部２のものと同一である。そのため、図３の構成で説明した本願発明と同様のメリットが得られる。ただし、ノイズ検出部４’における初段のバンドパスフィルタの特性は信号フィルタ部２のものとは異なるため、図３の構成に比べるとノイズ除去性能が若干低下する。
【００２７】
図１０は、図４の実施例をさらに簡易化した例を示したものである。また、図１１には、図１０の各部における動作波形のシュミレーション結果を示している。
図４の実施例では、ノイズ検出部４に使用するフィルタや増幅器の部品を信号フィルタ部２と同一部品を使用することで、高精度のノイズ除去性能を達成してきた。本例では、そのノイズ検出部４に簡易構成を適用することで、性能面よりもコスト面や実装面でのメリットをさらに優先させている。ここでは、本例によるノイズ検出部４’’として半波整流を行なう検出器（ＤＥＴ）１１を初段に設け、その後段には一定の帯域制限を与えつつ遅延時間を調整する遅延回路（ｄｅｌａｙ）１２と信号レベルを調整するＡＧＣ増幅器１３とを設けている。
【００２８】
次に、図１１の信号波形を参照しながら本実施例の動作を説明する。なお、図１０の（ｒ）〜（ｙ）で示す主信号受信部２及びノイズ検出部４”の各部の信号波形は、図１１の信号波形（ｒ）〜（ｙ）にそれぞれ対応している。本例でも、アンテナで受信されたインパルス性ノイズが重畳する信号は、図１に示すように希望波に重畳するノイズが広帯域に分布した信号となってＲＦ部から出力される。
【００２９】
第１ミキサ１及び主信号受信部２の各動作は図４の実施例と同じである。一方、第２ミキサ３から出力されるパルス性ノイズは（（ｖ））、初段の検出器（ＤＥＴ）１１の半波整流により直ちに検出される（（ｗ））。遅延回路（ｄｅｌａｙ）１２の通過により、そのノイズには主信号受信部２側の処理遅延に相当する所定の遅延時間と所定の帯域制限とが加えられる（（ｘ））。
【００３０】
さらに、後段のＡＧＣ増幅器１３によってその帯域制限とともに主信号受信部２のレベルダイヤとの一致がはかられ、主信号受信部２側のノイズ成分とほぼ同様のノイズ成分が生成される（（ｙ））。以降の処理は図４の実施例と同じである。
【００３１】
このように、本例では抽出されたノイズに一定の処理操作を行なうが、インパルス性ノイズが重畳した信号と抽出されたインパルス性ノイズとを使用し、その間で直接減算処理を行なう点で先の実施例と同様である。その結果、単にノイズが存在する時間位置を検出してその間の信号波形操作を行なう従来のノイズキャンセラーと比べて、十分に優れたノイズ除去性能が達成される。
【００３２】
図１２は、図９の実施例をさらに簡易化した実施例を示したものである。
本例のノイズ検出部４’’’ に適用される簡易化の手法は、前述した図１０の実施例と同じである。従って、図９と１０の双方のコスト面や実装面でのメリットを有しており、また従来のノイズキャンセラーと比べて十分に優れたノイズ除去性能も有している。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、パルス性ノイズが重畳した信号から可能な限り純粋にパルス性ノイズのみを除去するパルス性ノイズ除去装置が提供可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】受信信号にパルス性ノイズが重畳した一例を示した図である。
【図２】従来のノイズキャンセラーによるノイズ除去手法を図式的に示した図である。
【図３】本発明によるノイズ除去装置の基本構成を示した図である。
【図４】図３の一実施例を示した図である。
【図５】図４の動作波形のシュミレーション結果（１）を示した図である。
【図６】図４の動作波形のシュミレーション結果（２）を示した図である。
【図７】図４の動作波形のシュミレーション結果（３）を示した図である。
【図８】本発明によるノイズ除去装置の別の構成例を示した図である。
【図９】図８の一実施例を示した図である。
【図１０】図４の実施例をさらに簡易化した例を示した図である。
【図１１】図１０の動作波形のシュミレーション結果を示した図である。
【図１２】図９の実施例をさらに簡易化した例を示した図である。
【符号の説明】
１…第１ミキサ
２…主信号受信部
３…第２ミキサ
４、４’、４’’、４’’’…ノイズ検出部
５…減算処理部
１１…検出器
１２…遅延回路
１３…ＡＧＣ増幅器

Claims

信号近傍のノイズが重畳する信号からそのノイズを除去するノイズ除去装置であって、
信号帯域内の周波数を用いて前記信号を選択出力する第１ミキサ部と、
信号帯域外の周波数を用いて前記信号近傍のノイズだけを選択出力する第２ミキサ部と、
前記第１ミキサ部からの信号を第１受信部により受信する主信号受信部と、
前記第２ミキサ部からのノイズを前記第１受信部と同じ受信特性を有する第２受信部により受信するノイズ検出部と、
前記主信号受信部で受信した信号から前記ノイズ検出部で受信したノイズを減算処理することで受信した信号に重畳するノイズを除去する減算処理部と、で構成することを特徴とするノイズ除去装置。
前記第２受信部は、
前記第２ミキサ部からのノイズを検波する検出部と、
前記第１受信部と同じ遅延特性を与える遅延部と、
前記第１受信部と同じレベル特性を与える増幅部と、
で構成される、請求項１記載のノイズ除去装置。
信号近傍のノイズが重畳する信号からそのノイズを除去するノイズ除去装置であって、
信号帯域内の周波数を用いて前記信号を選択出力するミキサ部と、
前記ミキサ部からの信号を第１受信部で受信する主信号受信部と、
前記ミキサ部からの信号から前記信号近傍のノイズだけを選択するフィルタ部を有し、そのフィルタ部からのノイズを前記第１受信部と同じ受信特性を有する第２受信部により受信するノイズ検出部と、
前記主信号受信部で受信した信号から前記ノイズ検出部で受信したノイズを減算処理することで受信した信号に重畳するノイズを除去する減算処理部と、で構成することを特徴とするノイズ除去装置。
前記第２受信部は、
前記フィルタ部からのノイズを検波する検出部と、
前記第１受信部と同じ遅延特性を与える遅延部と、
前記第１受信部と同じレベル特性を与える増幅部と、
で構成される、請求項３記載のノイズ除去装置。
信号近傍のノイズが重畳する信号からその信号を選択して受信する受信手段と、
前記信号近傍のノイズだけを前記受信手段と同じ受信特性により検出する検出手段と、
前記受信手段で受信した信号から前記検出手段で受信したノイズを減算処理することで受信した信号に重畳するノイズを除去する処理手段と、により構成することを特徴とするノイズ除去装置。