JP2012060485A - Radio receiver and radio reception method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はラジオ受信機に関し、特にAM(Amplitude Modulation)放送を受信するラジオ受信機及びラジオ受信方法に関する。 The present invention relates to a radio receiver, and more particularly to a radio receiver and a radio reception method for receiving AM (Amplitude Modulation) broadcasting.
ラジオ放送波には伝送過程で様々な外来ノイズが重畳され、ラジオ受信機での音声復調の際に音質の劣化を招く。特に、車載向けラジオ受信機では、移動に伴う電波状況の変化や車輌に搭載されるイグニション・モータ等多くのノイズ要因が存在する。 Various external noises are superimposed on the radio broadcast wave during the transmission process, and the sound quality is deteriorated when the sound is demodulated by the radio receiver. In particular, in-vehicle radio receivers have many noise factors such as changes in radio wave conditions accompanying movement and ignition motors mounted on vehicles.
そのため、ラジオ受信機は、外来ノイズによる音質劣化を抑える目的で受信信号に含まれるノイズを検出・除去する機構を備えることが一般的である。 Therefore, a radio receiver generally includes a mechanism for detecting and removing noise included in a received signal for the purpose of suppressing deterioration in sound quality due to external noise.
特許文献1には、ノイズ検出機構を備えたAM受信機が開示されている。図8に特許文献1に記載のAM受信機の一部のブロック図を示す。アンテナで受信されたAM信号は、IF(Intermediate Frequency)信号に変換される(図示省略)。AD変換器(ADC)105は、IF信号をデジタル信号に変換する。DDC(Digital Down Converter)回路106は、当該デジタル信号の周波数変換及び複素変換を行い、I(In-phase)信号とQ(Quadrature-phase)信号を生成する。生成されたI信号とQ信号は、AM検波器110及びノイズ検出回路200に供給される。
ノイズ検出回路200が有するΔθ演算回路210は、DDC回路106において得られたI信号、Q信号の複素平面上における位相θの単位時間辺りの変化量(以下、「位相変化量Δθ」という。)を検出する。位相変化量Δθが急峻に変化した場合、ノイズ検出回路200は、受信したAM信号にパルス性ノイズが検出されたものと判断を下す。そして、ノイズ検出回路200は、パルス性ノイズを検出した場合、ノイズ検出信号DETを出力する。以上の処理により、AM信号に重畳したノイズが検出される。
The Δθ
しかしながら、特許文献1に記載のAM受信機は、AM信号に重畳したノイズを検出するために、位相変化量Δθ算出機構(ノイズ検出回路200)を新たに設ける必要がある。その結果、ラジオ受信機のコストが高くなるという問題が生じていた。
However, the AM receiver described in
本発明にかかるラジオ受信機は、受信したAM信号から生成されるIF信号のうち、AM帯域信号を通過させるAM帯域制限フィルタと、前記IF信号のうち、FM帯域信号を通過させるFM帯域制限フィルタと、前記AM帯域信号の振幅変化量を検出するAM検波器と、前記FM帯域信号の周波数変化量を検出するFM検波器と、前記FM検波器が検出した前記周波数変化量に基づいて、前記IF信号にノイズが重畳しているか否かを判定するノイズ判定手段と、前記ノイズ判定手段が前記IF信号にノイズが重畳していると判定した場合、当該ノイズを除去するノイズ処理手段と、を備えるものである。このような構成により、FM検波器の検波結果を用いてノイズ検出をすることができる。 The radio receiver according to the present invention includes an AM band limiting filter that allows an AM band signal to pass among IF signals generated from a received AM signal, and an FM band limiting filter that allows an FM band signal to pass among the IF signals. An AM detector that detects an amplitude change amount of the AM band signal, an FM detector that detects a frequency change amount of the FM band signal, and the frequency change amount detected by the FM detector, Noise determining means for determining whether noise is superimposed on the IF signal, and noise processing means for removing the noise when the noise determining means determines that noise is superimposed on the IF signal, It is to be prepared. With such a configuration, noise detection can be performed using the detection result of the FM detector.
本発明にかかるラジオ受信方法は、受信したAM信号から生成されるIF信号のうち、AM帯域信号を抽出し、前記IF信号のうち、FM帯域信号を抽出し、前記AM帯域信号の振幅変化量を検出し、前記FM帯域信号の周波数変化量を検出し、検出した前記周波数変化量に基づいて、前記IF信号にノイズが重畳しているか否かを判定し、前記IF信号にノイズが重畳していると判定した場合、当該ノイズを除去するものである。このような構成により、FM検波器の検波結果を用いてノイズ検出をすることができる。 According to the radio reception method of the present invention, an AM band signal is extracted from an IF signal generated from a received AM signal, an FM band signal is extracted from the IF signal, and an amplitude change amount of the AM band signal is extracted. And detecting a frequency change amount of the FM band signal, determining whether noise is superimposed on the IF signal based on the detected frequency change amount, and superimposing noise on the IF signal. If it is determined that the noise is present, the noise is removed. With such a configuration, noise detection can be performed using the detection result of the FM detector.
本発明により、低コストでAM信号に重畳したノイズを検出可能なラジオ受信機及びラジオ受信方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a radio receiver and a radio reception method capable of detecting noise superimposed on an AM signal at low cost.
実施の形態1
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態にかかるラジオ受信機1の構成例を図1に示す。ラジオ受信機1は、AM帯域制限フィルタ10、AM検波器11、ノイズ判定部12、ノイズ処理部13、FM(Frequency Modulation)帯域制限フィルタ14、FM検波器15を備える。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. A configuration example of a
なお、アンテナで受信した受信信号をIF信号へ周波数変換する構成については周知の構成であるため説明を省略する。加えて、以下の説明では、AMラジオ放送を受信する場合について説明するため、上流側(アンテナ側)に設けられたフロントエンド(図示省略)において、AM信号が選択されているものとする。つまり、図1のIF信号S1は、AM信号のみを含むものとする。 The configuration for converting the frequency of the received signal received by the antenna into an IF signal is a well-known configuration and will not be described. In addition, in the following description, it is assumed that an AM signal is selected in a front end (not shown) provided on the upstream side (antenna side) in order to describe a case where AM radio broadcasting is received. That is, the IF signal S1 in FIG. 1 includes only the AM signal.
AM帯域制限フィルタ10及びFM帯域制限フィルタ14は、IF信号から所望の周波数帯域の信号を抽出する。具体的には、AM帯域制限フィルタ10は、IF信号からAMの周波数帯域信号(AM帯域信号S2)を抽出する。FM帯域制限フィルタ14は、IF信号からFMの周波数帯域信号(FM帯域信号S6)を抽出する。
The AM
AM検波器11は、AM帯域制限フィルタ10により抽出されたAM帯域信号S2の振幅変化量を検出する。FM検波器15は、FM帯域制限フィルタ14により抽出されたFM帯域信号S6の周波数変化量を検出する。
The
図2を参照して、FM検波器15の具体的な検波処理について説明する。図2は、FM検波器15の構成例を示す図である。FM検波器15は、複素変換回路150、除算回路151、Tan−1回路152、位相角偏移抽出回路153を有する。
A specific detection process of the
複素変換回路150は、IF信号を複素変換し、I信号とQ信号に分離する。図3に複素変換回路150の具体的な構成例を示す。図3に示した複素変換回路150は、遅延回路1501とヒルベルトフィルタ1502とを有する。IF信号(FM帯域信号S6)は遅延回路1501及びヒルベルトフィルタ1502のそれぞれに供給される。ヒルベルトフィルタ1502は、IF信号の位相を90度ずらす。一方、遅延回路1501は、IF信号の位相は変えずにヒルベルトフィルタ1502の通過に要する遅延と同等の遅延をIF信号に与える。これによって、IF信号が90度の位相差を持つI信号及びQ信号に分離される。
The
除算回路151は、Q信号をI信号で除算し、その結果をTan−1回路152に対して出力する。Tan−1回路152は、除算結果のTan−1を計算し、I信号とQ信号の位相角を算出する。位相角偏移抽出回路153は、位相角の変化量を抽出し、IF信号の周波数偏移を算出する。これにより、FM検波信号S7が生成される。
The
ノイズ判定部12には、FM検波器15により検波されたFM検波信号S7が入力される。ノイズ判定部12は、FM検波信号S7に基づいて、受信信号にノイズが重畳しているか否かを判定する。具体的には、ノイズ判定部12は、FM検波信号S7に変化があった場合、受信信号にノイズが重畳していると判定する。現実的には、微小なノイズにより、FM検波信号S7は常に変動するため、例えば、FM検波信号S7の振幅の絶対値が所定値以上の場合に、受信信号にノイズが重畳していると判定する。なお、当該所定値はフィルタの特性等に応じて適宜設定される。さらに、ノイズ判定部12は、ノイズ区間を通知するために、ノイズ処理部13に対してノイズ検出信号S5を出力する。
An FM detection signal S7 detected by the
ノイズ処理部13は、ノイズ判定部12が受信信号にノイズが重畳していると判定した区間において、AM検波器11が出力したAM検波信号S3からノイズを除去する。なお、ノイズの除去手法に関しては、例えば、直線補間やミュート処理等の既存の手法を用いればよい。
The
続いて、図1のブロック図及び図4に示した波形を参照して、ラジオ受信機1のAM受信動作について説明する。まず、受信信号から生成されたIF信号S1が、AM帯域制限フィルタ10及びFM帯域制限フィルタ14に供給される。ここで、図4に示した区間aは、受信信号にノイズが重畳している区間を示している。そのため、区間aにおいて、IF信号S1の波形が乱れている。
Next, the AM reception operation of the
AM帯域制限フィルタ10は、IF信号S1に含まれるAM帯域信号S2を通過させる。一方、FM帯域制限フィルタ14はIF信号S1に含まれるFM帯域信号S6を通過させる。ここで、AM帯域制限フィルタ10及びFM帯域制限フィルタ14のフィルタ特性を図7に示す。日本では、FM周波数割り当てステップは200kHzである。これに対して、AM周波数割り当てステップは9kHzである。そのため、FM帯域制限フィルタ14は±125kHz程度のIFフィルタとなる。一方、AM帯域制限フィルタ10は±3kHz程度のIFフィルタとなる。
The AM
つまり、FM帯域制限フィルタ14は、AM帯域制限フィルタ10よりも広い周波数帯域のIF信号を通過させる。加えて、上述したようにIF信号S1はFM信号よりも周波数帯域が狭いAM信号である。そのため、FM帯域制限フィルタ14も、AM信号であるIF信号S1を通過させる。したがって、AM帯域制限フィルタ10を通過したAM帯域信号S2及びFM帯域制限フィルタ14を通過したFM帯域信号S6は周波数が一定の同様の信号となる。
That is, the FM
AM検波器11は、ノイズが重畳しているAM帯域信号S2を検波する。図4に示すように、検波後のAM検波信号S3も区間a付近においてノイズの影響を受けている。AM検波器11は、AM検波信号S3をノイズ処理部13に出力する。
The
一方、FM検波器15は、FM帯域信号S6を検波する。ここで、AM信号においては、振幅は変化するが、周波数は一定である。つまり、ノイズが重畳していない場合は、FM帯域信号S6の周波数に実質的な変動はないため、位相角の偏移は生じない。その結果、位相角偏移抽出回路153の出力、つまり、FM検波器15から出力されるFM検波信号S7は実質的に0となる。
On the other hand, the
しかし、受信信号にノイズが重畳している場合、FM帯域信号S6のノイズが重畳した区間においては、周波数が一定とならない。そのため、図4に示すように、FM検波器15により区間aにおける周波数の変化量が検出され、FM検波信号S7が0から変動する。そして、FM検波信号S7は、ノイズ判定部12に供給される。
However, when noise is superimposed on the received signal, the frequency is not constant in the section where the noise of the FM band signal S6 is superimposed. Therefore, as shown in FIG. 4, the
ノイズ判定部12は、FM検波信号S7が0から所定値以上変化している区間をノイズが重畳している区間であると判定する。具体的には、ノイズ判定部12は、FM検波信号S7の振幅の絶対値が所定値より小さい場合、ノイズが重畳していないと判定し、Lowレベルのノイズ検出信号S5を出力する。一方、FM検波信号S7の振幅の絶対値が所定値以上の場合、ノイズが重畳していると判定し、Highレベルのノイズ検出信号S5を出力する。ノイズ検出信号S5は、ノイズ処理部13に供給される。なお、図4においてFM検波信号S7は、正の方向に振れた後、負の方向に振れている。そのため、振幅の絶対値が0付近となる微小な期間においては、FM検波信号S7の振幅の絶対値が所定値以下となる。したがって、実際には当該微小な期間においてはノイズ検出信号S5がLowレベルとなる。しかし、例えば、微小な期間におけるレベルの変動は無効とする処理を行うことにより、FM検波信号S7の振幅が変動している期間のレベルがHighレベルとなるノイズ検出信号S5を取得することができる。
The
ノイズ処理部13は、ノイズ検出信号S5がHighレベルである区間aよりも長い区間において、AM検波信号S3に対してノイズ除去処理を行う。ノイズ処理部13が区間aよりも長い区間においてノイズ除去処理を行う理由について以下で説明する。
The
上述したように、日本ではAM放送は、9kHzの間隔で放送波周波数が割り当てられるので、所望局周波数の中心周波数に対して±3kHz程度の範囲を通過域とするフィルタで構成されるのが一般的である。そのため、AM帯域制限フィルタ10は、FM帯域制限フィルタ14よりも狭い通過帯域のフィルタで構成されている(図7参照)。
As described above, in Japan, an AM broadcast is assigned a broadcast wave frequency at an interval of 9 kHz. Therefore, the AM broadcast is generally configured with a filter having a range of about ± 3 kHz with respect to the center frequency of a desired station frequency. Is. For this reason, the AM
IF信号が通過帯域の狭いフィルタを通過すると、IF信号S1に重畳したノイズはAM帯域制限フィルタ10を通過した時点で時間的(図4の横軸方向)に拡張され、検波信号のノイズ期間も拡張してしまう。一方、FM帯域制限フィルタ14は、AM帯域制限フィルタ10ほど通過帯域が狭くないため、上記のような問題は生じない。その結果、図4において、AM検波信号S3とFM検波信号S7のノイズ区間を比較すると、AM検波信号S3の方がノイズ区間が長くなっている。
When the IF signal passes through a filter having a narrow pass band, the noise superimposed on the IF signal S1 is expanded temporally (in the horizontal axis direction in FIG. 4) when passing through the AM
したがって、ノイズ処理部13は、ノイズ検出信号S5のHighレベル区間aよりも長い区間において、ノイズ除去処理を実行する。当該区間は、AM帯域制限フィルタの特性に応じて、予め定められている。これにより、AM検波信号S3に生じているノイズの全区間において、ノイズ処理部13はノイズ除去を実行することができる。図4に示したAM検波信号S4は、ノイズ処理部13のノイズ除去により得られた信号である。破線で示した部分がノイズ処理を行った区間である。
Therefore, the
このように、本実施の形態にかかるラジオ受信機1の構成によれば、AM受信時に、FM検波器15がFM帯域信号S6を検波し、ノイズを検出する。そして、ノイズ判定部12が、FM検波の結果から、周波数が変化している区間をノイズが重畳している区間であると判定する。一方で、一般的なラジオ受信機は、AM検波器11及びFM検波器15を備えている。つまり、本発明によれば、ノイズの検出のためにノイズ検出機構を別途備える必要がないため、低コストでノイズ検出を実現可能である。
As described above, according to the configuration of the
さらに、AM検波に至る経路で複素変換を必要としないラジオ受信機に特許文献1の技術を適用する場合、位相変化量Δθを算出するためにIF信号の複素変換が必要となる。そのため、位相変化量Δθ算出機構(ノイズ検出回路200)に加えて、複素変換機構(DDC回路106)を設ける必要もある。つまり、ノイズ検出を行うためにAM検波器の上流側にI信号及びQ信号に分離する機構をさらに備える必要がある。しかしながら、本発明によれば、ノイズ検出においてI信号及びQ信号を必要としないため、I信号とQ信号に分離しないAM検波(例えば、エンベロープ検波)においても適用可能である。
Further, when the technique of
実施の形態2
本発明にかかる実施の形態2について説明する。図5に本実施の形態にかかるラジオ受信機2の構成例を示す。ラジオ受信機2は、図1に示したラジオ受信機1と比較してノイズ処理部13の配置が異なるが、その他は同様である。そのため、各構成要素の処理については説明を省略する。
A second embodiment according to the present invention will be described. FIG. 5 shows a configuration example of the
ノイズ処理部13は、AM帯域制限フィルタ10よりも上流側(アンテナ側)に設けられる。そのため、ノイズ処理部13は、AM帯域制限フィルタ10がAM帯域信号S9を抽出する前に、IF信号S1からノイズを除去する。
The
続いて、図6を参照して、本実施の形態にかかるラジオ受信機2のAM受信動作について説明する。実施の形態1と同様に、IF信号S1がFM帯域制限フィルタ14を通過する。そして、FM検波器15がFM帯域信号S6を検波する。ノイズ判定部12は、FM検波信号S7に基づいて、ノイズが重畳している区間aを判定する。
Next, an AM reception operation of the
一方、本実施の形態においては、ノイズ処理部13は、IF信号S1がAM帯域制限フィルタ10を通過する前に、ノイズ判定部12から出力されたノイズ検出信号S5の区間a(Highレベルの区間)において、IF信号に重畳しているノイズを除去する。
On the other hand, in the present embodiment, the
その後、ノイズが除去されたIF信号S8がAM帯域制限フィルタ10を通過する。AM検波器11は、AM帯域信号S9を検波する。以上の動作により、ノイズが除去されたAM検波信号S10が出力される(破線部はノイズ処理区間)。
Thereafter, the IF signal S8 from which the noise has been removed passes through the AM
このように、本実施の形態にかかるラジオ受信機2の構成によれば、IF信号S1がAM帯域制限フィルタ10を通過する前に、ノイズ処理部13がIF信号S1のノイズを除去する。そのため、受信信号に重畳したノイズの区間がAM帯域制限フィルタ10の通過によって拡張する前に、ノイズ処理部13がノイズを除去することができる。つまり、ノイズ区間がより短い状態、言い換えると、ノイズが受信信号に与える影響が大きくなる前に、ノイズ処理部13がノイズ除去を実行できる。その結果、より歪みの少ないAM検波信号を取得することができる。
Thus, according to the configuration of the
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更及び組み合わせをすることが可能である。例えば、FM検波器15の構成は、図2及び図3に示した構成に限られるものではなく、IF信号の周波数偏移を検出できるものであればよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed and combined without departing from the spirit of the present invention. For example, the configuration of the
1、2 ラジオ受信機
10 AM帯域制限フィルタ
11 AM検波器
12 ノイズ判定部
13 ノイズ処理部
14 FM帯域制限フィルタ
15 FM検波器
150 複素変換回路
151 除算回路
152 Tan−1回路
153 位相角偏移抽出回路
1501 遅延回路
1502 ヒルベルトフィルタ
1, 2
Claims (6)
前記IF信号のうち、FM帯域信号を通過させるFM帯域制限フィルタと、
前記AM帯域信号の振幅変化量を検出するAM検波器と、
前記FM帯域信号の周波数変化量を検出するFM検波器と、
前記FM検波器が検出した前記周波数変化量に基づいて、前記IF信号にノイズが重畳しているか否かを判定するノイズ判定手段と、
前記ノイズ判定手段が前記IF信号にノイズが重畳していると判定した場合、当該ノイズを除去するノイズ処理手段と、
を備えるラジオ受信機。 An AM band limiting filter that passes an AM band signal among IF signals generated from the received AM signal;
Among the IF signals, an FM band limiting filter that allows FM band signals to pass;
An AM detector for detecting an amplitude change amount of the AM band signal;
An FM detector for detecting a frequency change amount of the FM band signal;
Noise determining means for determining whether noise is superimposed on the IF signal, based on the frequency change amount detected by the FM detector;
If the noise determination means determines that noise is superimposed on the IF signal, noise processing means for removing the noise;
With radio receiver.
前記ノイズ処理手段は、前記IF信号が前記AM帯域制限フィルタを通過する前に、前記IF信号から前記ノイズを除去する請求項1に記載のラジオ受信機。 The FM band limiting filter passes a signal in a wider frequency band than the AM band limiting filter,
The radio receiver according to claim 1, wherein the noise processing means removes the noise from the IF signal before the IF signal passes through the AM band limiting filter.
前記IF信号にノイズが重畳していないと判定した場合、第2のレベルの信号を出力する請求項1〜4に記載のラジオ受信機。 When the noise determination means determines that noise is superimposed on the IF signal, it outputs a first level signal;
The radio receiver according to claim 1, wherein when it is determined that no noise is superimposed on the IF signal, a second level signal is output.
前記IF信号のうち、FM帯域信号を抽出し、
前記AM帯域信号の振幅変化量を検出し、
前記FM帯域信号の周波数変化量を検出し、
検出した前記周波数変化量に基づいて、前記IF信号にノイズが重畳しているか否かを判定し、
前記IF信号にノイズが重畳していると判定した場合、当該ノイズを除去するラジオ受信方法。 Extract the AM band signal from the IF signal generated from the received AM signal,
Extracting the FM band signal from the IF signal,
Detecting an amplitude change amount of the AM band signal;
Detecting a frequency change amount of the FM band signal;
Based on the detected frequency change amount, it is determined whether noise is superimposed on the IF signal,
A radio reception method for removing noise when it is determined that noise is superimposed on the IF signal.
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