JP3839009B2 - マルチパスノイズ検出方法及び検出装置 - Google Patents

Description

本発明はＦＭ受信に関し、特にマルチパスノイズ検出方法及び検出装置の改良に関する。

近年、ＦＭ放送の受信機、特に車載ラジオにおいては一層の音質の向上が求められており、耳障りなパルス性ノイズやマルチパスノイズの除去、もしくは耳障りでなくするため、非常に短いパルス性ノイズの検出等、高精度なマルチパスノイズの検出方法が求められている。

ＦＭ放送の受信機においては、アンテナや高周波増幅回路で構成されるフロントエンドから出力された信号を周波数変換回路において中間周波数（一般的に国内では１０．７ＭＨｚ、以下、中間周波数を「ＩＦ」という。）の信号（ＩＦ信号）に変換した後、増幅し、ＦＭ検波回路によりＦＭ復調処理を行う。ここで正常な受信状態ではＩＦ信号は一定の振幅でありＦＭ成分もＩＦに対して十分小さい周波数変動の信号であるが、マルチパスノイズ発生時にはＩＦ信号のレベルや周波数が急激に変動する。

図７はマルチパスノイズ発生時のＩＦ信号のレベル変動の例を示す図であり、図８はマルチパスノイズ発生時のＦＭ復調出力の例を示す図である。図７から分かるように、マルチパスノイズ発生時にはＩＦ信号のレベルがＴ１−Ｔ２間のように急激に小さくなったりＩＦ信号が無くなるような影響を受ける。また、図８のＴ１−Ｔ２間、Ｔ３−Ｔ４間で示すように、ＦＭ復調出力には正常時に比べて高周波ノイズが増大する。

図９はＦＭ復調出力をＦＦＴ処理した結果（周波数特性）を示す図であり、図９（ａ）はマルチパスノイズがある場合の周波数特性、図９（ｂ）はマルチパスノイズが無い場合の周波数特性である。それぞれの周波数特性の５０ｋＨｚから７５ｋＨｚの領域となるＦ１−Ｆ２間に注目すると、通常のＦＭステレオ信号の復調出力の周波数帯域は５４ｋＨｚまで、ＲＤＳ信号があった場合でも約６０ｋＨｚまでである。しかし、マルチパスノイズ発生時には、このＦ１−Ｆ２間のノイズレベルが上昇していることが確認できる。従来のマルチパスノイズの検出手法は、この点に着目しＦＭ検波出力からステレオ信号以降の５６ｋＨｚ付近の成分をバンドパスフィルタなどで抽出後、ローパスフィルタ等でレベル検出を行い、閾値と比較してマルチパスノイズ信号の検出を行っている。

従来のマルチパスノイズの検出においては、マルチパスノイズ発生時のＦＭ検波後の音声帯域の信号から検出することによって行っている（特許文献１、２参照）。

特開２００１−３６４２２号公報 特開平６−１７７７８６号公報

図１０は、特許文献１に記載されたＦＭ受信機のマルチパスノイズ検出装置（第１の従来技術）を示す図である。ＦＭ受信機の構成としては、フロントエンド１２、ＩＦ増幅手段１３、ＦＭ検波手段１４、マルチパスノイズ除去手段１５、雑音除去手段１６、ステレオ復調手段１７、増幅手段１８、スピーカー１９、２０、ＳＰ手段２１、ＨＣ手段２２を備える。

ここで、マルチパスノイズ除去手段１５内には、ＦＭ検波信号からパルス性の高周波雑音を通過させスパイクノイズに対応する波形を出力するＨＰＦ１５ａ、ＨＰＦ１５ａの出力を絶対値化する絶対値化手段（ＡＢＳ）１５ｂ、ＡＢＳ１５ｂの出力を所定の閾値と比較し、２値化したノイズ発生期間のゲート信号を出力する比較手段１５ｃ、前記閾値を生成する閾値生成手段１５ｄ、からなるマルチパスノイズ検出部を備えている。

また、マルチパスノイズ除去手段１５内には、遅延手段１５ｅと保持手段１５ｆとを備え、保持手段１５は比較手段１５ｃから出力されるゲート信号により、ノイズ検出の処理期間、遅延手段１５ｅにより遅延したＦＭ検波信号を抑圧し、ノイズの発生する直前のＦＭ検波信号を保持して出力することによりノイズ除去を行っている。なお、雑音除去手段１６はイグニッションノイズに代表されるパルス状ノイズの除去処理を行うものである。閾値作成手段１５ｄはＨＰＦ１５ａの出力を一定期間平滑化した値に基づき前記閾値を生成する。

また、マルチパスノイズの発生時のＩＦ信号１３aの信号レベルが図７のＴ１−Ｔ２間のように急激に小さくなったり、ＩＦ出力が無くなる場合、また、マルチパスノイズの影響の無い通常の動作時でも放送局から距離がある場合などで受信したＩＦ信号１３ａの信号レベルが小さい場合には正常な復調処理が行えない。そこで、ＩＦ増幅手段１２にＳメータを設け、Ｓメータ出力１３ｂの出力レベルに基づいてＳＰ手段２１により復調処理後のステレオの分離度（Ｌ／Ｒのセパレーション）を変更するステレオセパレーション制御を行ったり、ＨＣ制御２２により高周波信号を抑圧するハイカット制御を行ってノイズ感を低減する低減処理を行っている。

図１１は、特許文献２に記載されたインパルス性ノイズの検出装置（第２の従来技術）を示す図である。ＩＦ信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路３３、ＴＡＮ^−１型復調回路３４、インパルス性ノイズ除去部３５を備え、インパルス性ノイズ除去部３５は、インパルス性ノイズ検出部、補間処理部３５ｉ、補間回路３５ｂからなり、ここでインパルス性ノイズ検出部は、遅延回路としてのシフトレジスタ３５ａ、減算器３５ｃ、３５ｅ、閾値回路３５ｄ、３５ｆ、オア回路３５ｇを備える。

第２の従来技術のインパルス性ノイズ検出部は、ＩＦ信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングしたディジタル信号からＴＡＮ^−１型復調回路３４でＦＭ復調し、このディジタル復調出力値をシフトレジスタ３５ａにより遅延し、減算器３５ｃ、３５ｅにより入力値と複数の遅延出力値との減算値をそれぞれ生成し、閾値回路３５ｄ、３５ｆは各減算器３５ｃ、３５ｅの出力値が所定値以上であるか否かを判断することによりノイズの検出を行うものである。なお、補間処理部３５ｉは各閾値回路３５ｄ、３５ｆの出力の論理和回路３５ｇ出力により補間区間及び補間値を決定し、補間回路３５ｂでノイズ部分を含むディジタル復調出力値を直線補間することでノイズ除去を行う。また、シフトレジスタ３５ｈはノイズ部分の検出されたタイミングと補間のタイミングを整合させるものである。

第１の従来技術では、マルチパスノイズの検出をＦＭ検波出力の信号レベルを所定閾値により行うものである。例えばＦＭ検波出力を全波整流し、ローパスフィルタを通過させレベル判定を行うことによりノイズ検出する。かかる手法では、定期的にマルチパスによる影響が検波出力に現れる場合はフィルタの特性などでマルチパスノイズが検出されないこともあり、また、高速なノイズ検出が不可能であるためノイズ除去への利用においてはフィルタの処理遅延等による検出タイミングずれによりかえって聴感上ノイズが感じられる場合もある。特に、非常に短いパルス性ノイズへの追従性等、検出条件に応じた高精度なマルチパスノイズの検出を行うには別途の検出回路が必要となる等、システムの大型化や制御の複雑さを生じるという問題もある。

第２の従来技術は、やはりＦＭ検波後の音声帯域の出力を利用し、前記出力とその複数の遅延出力値との減算値と所定の閾値とを比較してノイズ検出を行うものである。この従来技術では、サンプリング毎の処理を行うＴＡＮ^−１型復調器が使用されているが、ＴＡＮ^−１値の算出段階のようなＦＭ検波過程でノイズ検出を行うものではなく、複数の減算器の出力の論理和によりノイズの検出を行う構成を採用しているように、基本的にはサンプリング単位でのノイズ検出を行うものではなく、ノイズを含む所定の範囲でのノイズ検出処理を行う原理に基づくものである。

また、ノイズ検出結果によりノイズ除去を行う場合においては、ＦＭ復調出力からノイズ除去用の信号等を生成してノイズを除去する方法であるため、ＦＭ復調出力とノイズ除去用の信号との同期用に遅延時間の大きい遅延手段が必要となり、処理遅延時間合わせなど設計の複雑化やシステム規模の増大など、設計・製造面でのデメリットも大きい。

（目的）
本発明の主な目的は、マルチパスノイズの検出をＦＭ検波の処理過程で行うことにより、サンプリング時間単位での高速なノイズの検出を行うマルチパスノイズ検出方法及び検出装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、マルチパスノイズの検出を小さな回路構成で実現することを可能とし、設計・製造面のデメリットを最小に抑えたマルチパスノイズ検出方法及び検出装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、サンプリング時間単位の簡単な制御で検出タイミングずれの無いマルチパスノイズの検出を可能とするマルチパスノイズ検出方法及び検出装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、非常に短いパルス性ノイズへの追従性の高い高精度なマルチパスノイズの検出を可能とするマルチパスノイズ検出方法及び検出装置を提供することにある。

本発明のマルチパスノイズ検出方法は、ＩＦ信号を複素数化するステップと、複素数化したＩＦ信号からシステムのサンプリング時間単位でＴａｎ^−１値を算出することにより瞬間角速度を求めるステップと、サンプリング時間単位の瞬間角速度からサンプリング時間単位の位相変化分である角速度を求めるステップと、サンプリング時間単位の角速度と所定の閾値とを比較するステップとを含み、前記閾値の範囲を越えるサンプリング時間単位の角速度をマルチパスノイズとして検出することを特徴とし、前記閾値は、上限値及び下限値からなることを特徴とする。また、前記上限値及び下限値は、（ＩＦ信号の中心周波数±ＦＭ変調の最大周波数偏移）／サンプリング周波数であり、前記角速度が（ＩＦ信号の中心周波数−ＦＭ変調の最大周波数偏移）／サンプリング周波数より小さいか、又は（ＩＦ信号の中心周波数＋ＦＭ変調の最大周波数偏移）／サンプリング周波数より大きい場合に、マルチパスノイズとして検出することを特徴とし、前記閾値は、複数の上限値及び下限値でなり、ＩＦ信号の信号レベルに応じて切り替えることを特徴とする。

本発明のマルチパスノイズ検出装置は、ＩＦ信号を複素数化するＩ／Ｑ分離手段と、複素数化したＩＦ信号からシステムのサンプリング時間単位でＴａｎ^−１値である瞬間角速度を算出するＴａｎ^−１値算出手段と、サンプリング時間単位の瞬間角速度からサンプリング時間単位の位相変化分である角速度を求める角速度算出手段と、角速度算出手段で求めたサンプリング時間単位の角速度と所定の閾値とを比較する比較手段と、を備え、前記閾値の範囲を越える角速度をマルチパスノイズとして検出することを特徴とし、前記閾値は、上限値及び下限値からなることを特徴とする。また、前記閾値の上限値及び下限値は、（ＩＦ信号の中心周波数±ＦＭ変調の最大周波数偏移）／サンプリング周波数であり、前記角速度が（ＩＦ信号の中心周波数−ＦＭ変調の最大周波数偏移）／サンプリング周波数より小さいか、又は（ＩＦ信号の中心周波数＋ＦＭ変調の最大周波数偏移）／サンプリング周波数より大きい値の場合に、マルチパスノイズとして検出するステップを含むことを特徴とし、前記閾値は複数の閾値でなり、ＩＦ信号の信号レベルに応じて切り替えることを特徴とする。

本発明によれば、ＩＦ信号のサンプリング時間単位でＴａｎ^−１値の算出により瞬間角速度を求め、サンプリング時間単位の位相変化分である角速度を求め、当該角速度と所定の閾値とを比較し、前記閾値の範囲を越える角速度からノイズ検出を行うように構成することにより、サンプリング単位の高速なマルチパスノイズの検出が可能である。

また、Ｔａｎ^−１型ＦＭ検波における角速度の算出、処理段階でマルチパスノイズの検出の処理を行うように構成することにより、Ｔａｎ^−１型検波回路内にマルチパスノイズ検出の処理回路を構成することが可能であり、ＦＭ復調装置の小型化を実現することが可能である。

更に、本発明はサンプリング時間単位の処理によりノイズ検出を行うことにより、ノイズ除去等へ適用した場合に従来技術に比べて処理遅延を生じることがないから、ノイズ除去等での遅延調整の回路構成を簡略化することが可能である。

特に、ノイズ検出の閾値として、上限値及び下限値、例えば（ＩＦ信号の中心周波数±ＦＭ変調の最大周波数偏移）／サンプリング周波数を使用し、ＩＦ信号の信号レベル等に応じて該閾値を切り替えることにより、ＦＭ受信状態に応じたノイズの検出条件を設定でき、ＦＭ検波信号に対するノイズ除去、ＳＰ処理及びＨＣ処理等、きめ細かな受信信号の音質向上等への信号処理の制御を可能とする。

また、本発明によればＦＭ検波は、算出した角速度からオフセット値（ＩＦ信号の中心周波数／サンプリング周波数）を単に除去することにより簡単に実現できる。

（実施の形態１）
図１は、本発明のＦＭ受信におけるマルチパスノイズ検出方法及び検出装置の第１の実施の形態を示す図である。ＦＭ受信装置の構成としては、フロントエンド２、ＩＦ増幅手段３、ＦＭ検波手段４、ステレオ復調手段７、増幅手段８、スピーカー９、１０、ＳＰ手段１１、ＨＣ手段１２を備える。

本実施の形態のマルチパスノイズ検出方法及び検出装置は、ＦＭ検波手段４内にマルチパスノイズ検出部として構成され、ＦＭ検波手段４内の検波過程でマルチパスノイズの検出処理が実行される。マルチパスノイズ検出部は、ＩＦ信号を複素数化するＩ／Ｑ分離手段４ａ、サンプリング時間単位の複素数化したディジタル信号からＴａｎ^−１値を算出するＴａｎ^−１値算出手段４ｂ、Ｔａｎ^−１値のサンプリング時間単位の前後の差を算出する角速度算出手段４ｃ、Ｔａｎ^−１値と所定の閾値とを比較する比較手段４ｄ、前記閾値を生成する閾値手段４ｅを備える。

更に、前記ＦＭ検波手段４には、マルチパスノイズ検出部の出力によりマルチパスノイズを除去しＦＭ検波信号を出力するための構成として、比較手段４ｄが出力するノイズ検出信号により角速度を補正し雑音除去を行う雑音除去手段４ｆ、雑音除去手段４ｆの出力からオフセット値を除去し、ＦＭ検波信号を出力するオフセット除去手段４ｇを備える。なお、必要によりＦＭ検波信号に合成されている制御信号やステレオ信号の合成信号を処理することによりＦＭ検波を完了する。本実施の形態のマルチパスノイズの検出処理は次のとおりである。

本実施の形態のＩ／Ｑ分離手段４ａは、ＦＭ受信によるＩＦ信号をシステムのサンプリング周波数のサンプリング時間単位のディジタル信号を複素数化して出力する。Ｔａｎ^−１値算出手段４ｂは、サンプリング時間単位の複素数化したディジタル信号から位相角情報のＴａｎ^−１値（以下「瞬間角速度」という）を算出して出力する。角速度算出手段４ｃは、Ｔａｎ^−１値算出手段４ｂからのサンプリング時間単位の前後の瞬間角速度の差を算出し、位相変化分に相当する角速度を出力（以下「遅延比較」という）する（西村芳一著「ＤＳＰ処理のノウハウ」ＣＱ出版社 ISBN4-7898-3352-6、第5章5-1-2参照）。比較手段４ｄは、算出されたサンプリング時間単位の角速度を閾値手段４ｅで生成した上限値及び下限値からなる閾値と比較してマルチパスノイズの有無を検出してノイズ検出信号を出力する。

図２は、Ｔａｎ^−１型検波手法によるＦＭ検波（復調）の原理を示す図である。Ｔａｎ^−１型検波の原理は、ＩＦ信号をヒルベルトフィルタなどの使用により実軸と虚軸の直交座標系の２つの信号値に変換し、Ｔａｎ^−１の関数を使用して瞬間角速度を求め、位相の微分が周波数であることからサンプル間の位相変化分に相当する角速度を計算し、この角速度をＦＭ検波された信号成分として出力するものである。具体的には、Ｉ／Ｑ分離手段４ａ〜オフセット除去手段４ｇにおいて以下の処理を行う。

Ｉ／Ｑ分離手段４ａは、ＩＦ信号（ｓｉｎ（ｘ））３ａを入力し、所定のサンプリング周波数でディジタル信号のＩＦ信号ｓｉｎ（ｘ）とし、このＩＦ信号ｓｉｎ（ｘ）と、ヒルベルトフィルタ等の９０度移相器を通過させたＩＦ信号ｃｏｓ（ｘ）とを生成して出力するＩ／Ｑ分離を行い、ＩＦ信号を複素数化する。

Ｔａｎ^−１値算出手段４ｂは、複素数化されたサンプリング時間単位の信号ｓｉｎ（ｘ）、ｃｏｓ（ｘ）を入力し、サンプリング時間単位にｓｉｎ（ｘ）／ｃｏｓ（ｘ）の演算を行い、Ｔａｎ^−１（ｘ）の値を求める。次にＴａｎ^−１（ｘ）と（ｘ）の関係を記憶したテーブルを参照し、Ｔａｎ^−１（ｘ）の各サンプルを（ｘ）に変換して瞬間角速度を求める。

角速度算出手段４ｃは、現在のサンプリング時間（時点）の瞬間角速度と前のサンプリング時点の瞬間角速度と遅延比較を行い各サンプル（ｘ）の変化分（角速度）を求める。角速度算出手段４ｃの出力は、後述する雑音除去手段４ｆを介した後、オフセット除去手段４ｇにおいて、雑音除去後の角速度から各サンプリング時点で発生するオフセット値（ＩＦの中心周波数成分：中心周波数／サンプリング周波数）を取り除く（減算する）ことによりＦＭ復調信号を出力する。

次に、本実施の形態の比較手段４ｄ及び閾値手段４ｅによるＦＭ検波信号に関するマルチパスノイズの検出について説明する。
Ｔａｎ^−１型検波ではＩＦ信号をサンプリングしたディジタル信号により処理される。各サンプリング時間単位のディジタル信号からＴａｎ^−１値として得られる瞬間角速度は、搬送波の中心周波数（ＩＦ）の最大周波数偏移が±７５ｋＨｚの場合、
（ＩＦ±７５ｋＨｚ）/サンプリング周波数
の範囲の値となる。

閾値手段４ｅは、サンプリング時間単位の瞬間角速度の上限値（（ＩＦ＋７５ｋＨｚ）/サンプリング周波数）と下限値（（ＩＦ−７５ｋＨｚ）/サンプリング周波数）を閾値として生成し比較手段４ｄに出力する。比較手段４ｄは、閾値手段４ｅから入力した前記閾値と、角速度算出手段４ｃからの角速度とを比較し、比較結果が閾値外（角速度＜（ＩＦ−７５ｋＨｚ）/サンプリング周波数、（ＩＦ＋７５ｋＨｚ）/サンプリング周波数＜瞬間角速度）ならば、マルチパスノイズの検出を示すノイズ検出信号を雑音検出手段４ｆに出力する。

なお、雑音検出手段４ｆは前記ノイズ検出信号を入力すると角速度算出手段４ｃの出力に対するノイズ除去の処理を行う。例えば、比較手段４ｄから出力されたノイズ検出信号によりマルチパスノイズ部分の出力を抑圧し、その期間はマルチパスが検出される直前の信号を補間信号として出力する等の処理によりノイズ除去を行う。

図３は第１の実施の形態のマルチパスノイズ検出処理のフローチャートを示す図である。ステップ１では複素数化されたディジタル信号のＩＦ信号を入力する。ステップ２では入力したＩＦ信号に対しＴａｎ^−１値の演算を行い瞬間角速度を算出する。ステップ３ではステップ２で算出した瞬間角速度について遅延比較を行い、サンプリング時間単位の位相変化分に相当する角速度の算出を行う。ステップ４とステップ５では算出された角速度が、ＦＭ変調の周波数に関する上限値（ＩＦ＋７５ｋＨｚ）／サンプリング周波数）を超えているか否か、下限値（ＩＦ−７５ｋＨｚ）／サンプリング周波数）を下回っているか否かを判断し、角速度が上限値（ＩＦ＋７５ｋＨｚ）／サンプリング周波数）を越えているか、下限値（ＩＦ−７５ｋＨｚ）／サンプリング周波数）を下回っている場合、マルチパスノイズが発生していると判定し、ステップ７でマルチパスノイズの検出に関する信号としてマルチパスノイズ検出フラグを「１」（ノイズ検出）とする処理を行い、角速度が下限値（ＩＦ−７５ｋＨｚ）／サンプリング周波数）以上且つ上限値（ＩＦ＋７５ｋＨｚ）／サンプリング周波数）以下の場合、マルチパスノイズが発生していないと判定し、ステップ６でマルチパスノイズ検出フラグを「０」（ノイズ非検出）とする処理を行う。以上の処理をサンプリング時間単位のディジタル信号のＩＦ信号毎に行うことでマルチパスノイズ検出の処理を行う。

具体的には、例えばＩＦを１０．７ＭＨｚと仮定した場合、正常動作時におけるサンプリング時間単位の角速度は（１０．７ＭＨｚ±７５ｋＨｚ）/サンプリング周波数の範囲の値となることから、まず、サンプリング時間単位の瞬間角速度を遅延比較して角速度を算出する。算出した角速度が上記範囲外になる場合はノイズ検出信号としてマルチパスノイズ検出フラグ「１」（ノイズ検出）を出力し、また、上記範囲以内になる場合はマルチパスノイズ検出フラグ「０」（ノイズ非検出）を出力する。

以上のように本実施の形態では、ＦＭ検波の過程で角速度が正常動作時の範囲内の値から外れた場合にのみマルチパスノイズの検出を行うことを特徴とするものであり、一般に正常動作範囲である上限値及び下限値でなる閾値としては、（中間周波数±最大周波数偏移）/サンプリング周波数とすることを特徴とする。ここで最大周波数偏移はＦＭ変調における±７５ｋＨｚの外に、例えばステレオ信号の場合の±５６ｋＨｚやモノラル信号の場合の±１６ｋＨｚに設定することができる。

また、本発明のマルチパスノイズ検出方法をノイズ除去の処理へ利用する例を説明したが、本発明のマルチパスノイズ検出方法はノイズ除去に限られるものではなく、ＦＭ受信機においてノイズ感を低減するためのステレオの分離度（Ｌ／Ｒのセパレーション）の低減制御及び高周波信号の抑圧制御に適用することも可能である。

（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態の構成を示す図である。図４に示すＦＭ受信機の構成は図１に示す構成と類似するものであるが、ＦＭ検波手段４の出力部に雑音処理手段１５が設けられ、閾値手段４ｉがＳメータの出力の信号レベルに応じて異なる閾値を出力し、比較手段４ｈが前記閾値によるノイズの検出結果として複数のノイズ検出信号（フラグ０〜３）を出力し、前記雑音処理手段１５、ＳＰ手段１３及びＨＣ手段１４を制御する点で構成が相違する。また、マルチパスノイズの検出結果によりノイズ除去に加えて、ＦＭ検波信号のフィルタリング処理、ステレオセパレーション等のノイズ感の低減処理を行う点で相違する。

図５は、第２の実施の形態のマルチパスノイズ検出処理のフローチャートを示す図である。以下、本実施の形態のマルチパスノイズ検出処理の動作を説明する。
ステップ１では複素数化されたディジタル信号のＩＦ信号を入力する。ステップ２では入力したＩＦ信号に対しＴａｎ^−１値の演算を行い瞬間角速度を算出する。ステップ３ではステップ２で算出した瞬間角速度について遅延比較を行い、サンプリング時間単位の位相変化分に相当する角速度の算出を行う。ステップ４ではＩＦ信号の信号レベルが当該ＩＦ信号について想定する最大信号レベル×０．５（以下「０．５レベル」という）以下か否かを判定する。

ステップ４において、ＩＦ信号の信号レベルが０．５レベル以下の値の場合、
ステップ５とステップ６で、前記角速度がモノラルＦＭ変調の周波数に関する上限値（ＩＦ＋１６ｋＨｚ）／サンプリング周波数）を超えているか否か、下限値（ＩＦ−１６ｋＨｚ）／サンプリング周波数）を下回っているか否かを判断し、角速度が上限値（ＩＦ＋１６ｋＨｚ）／サンプリング周波数）を越えているか、下限値（ＩＦ−１６ｋＨｚ）／サンプリング周波数）を下回っている場合、ステップ９でマルチパスノイズが発生していると判定し、マルチパスノイズの検出を示す信号であるマルチパスノイズ検出フラグ「３」を出力（０．５レベル以下でノイズ検出）し、ステップ１０でＨＣ手段１２を制御して、ＦＭ検波信号に対しモノラル処理且つハイカット処理を行う。

ステップ５とステップ６で、前記角速度が下限値（ＩＦ−１６ｋＨｚ）／サンプリング周波数）以上で、上限値（ＩＦ＋１６ｋＨｚ）／サンプリング周波数）以下の場合、マルチパスノイズが発生していないと判定し、ステップ７でマルチパスノイズ検出フラグ「２」を出力（０．５レベル以下でマルチパスノイズ非検出）し、ステップ８でＳＰ手段１１を制御し、ステレオセパレーションを低下させる処理（以下「ＳＰ処理」という）を行う。この場合、実質上モノラルとなる。

ステップ４において、ＩＦ信号の信号レベルが０．５レベルより大きい値の場合、ステップ１１でＩＦ信号の信号レベルが前記最大信号レベル×０．８（以下「０．８レベル」という）以下か否かを判定する。
ステップ１１において、ＩＦ信号の信号レベルが０．８レベル以下の値の場合、
ステップ１２とステップ１３で、前記角速度がステレオＦＭ変調の周波数に関する上限値（ＩＦ＋５６ｋＨｚ）／サンプリング周波数）を超えているか否か、下限値（ＩＦ−５６ｋＨｚ）／サンプリング周波数）を下回っているか否かを判断し、角速度が上限値（ＩＦ＋５６ｋＨｚ）／サンプリング周波数）を越えているか、下限値（ＩＦ−５６ｋＨｚ）／サンプリング周波数）を下回っている場合、マルチパスノイズが発生していると判定し、ステップ１６でマルチパスノイズの検出を示す信号であるマルチパスノイズ検出フラグ「２」を出力（０．５レベルより大きく０．８レベル以下でノイズ検出）し、ステップ１７でＳＰ処理を行う。
ステップ１２とステップ１３で、角速度が下限値（ＩＦ−７５ｋＨｚ）／サンプリング周波数）以上且つ上限値（ＩＦ＋７５ｋＨｚ）／サンプリング周波数）以下の場合、マルチパスノイズが発生していないと判定し、ステップ１４でマルチパスノイズ検出フラグ「０」を出力（０．５レベル以上０．８レベル以下ノイズ非検出）し、ステップ１５でＳＰ処理を行う。

ステップ１１において、ＩＦ信号の信号レベルが０．８レベルより大きい値の場合、
ステップ１８とステップ１９で、角速度がＦＭ変調の周波数に関する上限値（ＩＦ＋７５ｋＨｚ）／サンプリング周波数）を超えているか否か、下限値（ＩＦ−７５ｋＨｚ）／サンプリング周波数）を下回っているか否かを判断し、角速度が上限値（ＩＦ＋７５ｋＨｚ）／サンプリング周波数）を越えているか、下限値（ＩＦ−７５ｋＨｚ）／サンプリング周波数）を下回っている場合、マルチパスノイズが発生していると判定し、ステップ２１でマルチパスノイズの検出を示す信号であるマルチパスノイズ検出フラグ「１」を出力（０．８レベルより大きくノイズ検出）し、ステップ２２でＳＰ処理を行う。

ステップ１８とステップ１９で、角速度が下限値（ＩＦ−７５ｋＨｚ）／サンプリング周波数）以上で、上限値（ＩＦ＋７５ｋＨｚ）／サンプリング周波数）以下の場合、マルチパスノイズが発生していないと判定し、ステップ２０でマルチパスノイズ検出フラグ「０」を出力（０．８レベル以上ノイズ非検出）し、ＦＭ検波信号を本来のステレオ状態とする。なお、以上のＳＰ処理ではＳメータの出力レベルにより分離度が制御される。

以上の処理におけるマルチパスノイズ検出結果による雑音除去手段４ｊに対する制御としては、例えば、ＦＭ検波信号からマルチパス部分の出力を抑圧し、その期間はマルチパスノイズが検出される直前の信号を補間する処理を行い、また、雑音処理手段１５に対する制御として、例えば、マルチパスノイズ検出フラグの値１、２、３に応じた帯域制限の処理を制御する。帯域制限のより具体的な処理は以下のとおりである。
マルチパスノイズ検出フラグ１の場合、０〜７５ｋＨｚを通過帯域とするローパスフィルタで帯域制限を行う。
マルチパスノイズ検出フラグ２の場合、０〜５６ｋＨｚを通過帯域とするローパスフィルタで帯域制限を行う。
マルチパスノイズ検出フラグ３の場合、０〜１６ｋＨｚを通過帯域とするローパスフィルタで帯域制限を行う。
なお、マルチパスノイズ検出フラグ０の場合は、上記帯域制限を行わない。

図６は、マルチパスノイズ検出フラグによるＦＭ復調信号の処理内容を示す図である。ＩＦ信号レベルが０．８レベル以上と充分に高い信号レベルにあるときは、ＦＭ変調における±７５ｋＨｚの最大周波数偏移により閾値を決定し、マルチパスノイズ検出フラグ０のときステレオ、マルチパスノイズ検出フラグ１のときＳＰ処理を行う。ＩＦ信号レベルが０．５レベルより大きく、０．８レベル以下の場合は、ステレオ信号の場合の±５６ｋＨｚの最大周波数偏移により閾値を決定し、マルチパスノイズ検出フラグ１、２のときステレオ、且つＳＰ処理を行う。ＩＦ信号レベルが０．５レベル以下の場合は、モノラル信号の場合の±１６ｋＨｚの最大周波数偏移により閾値を決定し、マルチパスノイズ検出フラグ２のときＳＰ処理を行い、マルチパスノイズ検出フラグ１のときＨＣ処理を行う。

第２の実施の形態のマルチパスノイズの検出においては、ＦＭ検波の過程でサンプリング時間単位で角速度が正常動作時の上限値及び下限値の範囲内の値か否かを判断し、前記範囲から外れた場合にのみマルチパスノイズの発生として検出することを基本とし、ＦＭ受信信号の正常動作の範囲である上限値及び下限値に関する閾値として（中間周波数±最大周波数偏移）/サンプリング周波数を使用し、更に、ＩＦ信号の信号レベルに応じて（中間周波数±最大周波数偏移）/サンプリング周波数の値を切り替えることを特徴とする。具体的には、ノイズ検出の閾値をＩＦ信号の信号レベルにより切り替えてノイズ検出の条件を変更し、例えば、ＦＭ復調におけるＦＭ検波信号のフィルタリング、ステレオセパレーレーション制御及びハイカット制御に利用する。ここで、前記閾値は最大周波数偏移をＦＭ変調における±７５ｋＨｚ、ステレオ信号の場合の±５６ｋＨｚ及びモノラル信号の場合の±１６ｋＨｚに変更することにより切り替える。

第２の実施の形態のマルチパスノイズの検出方法及び検出装置は、前述するノイズ処理（除去）やステレオセパレーレーション制御及びハイカット制御等の外にマルチパスノイズの発生の表示、計測等、各種の利用方法が考えられる。

以上のように本発明によれば、マルチパスノイズの検出に関し、ＦＭ受信装置のＩＦ信号をサンプリングするＡ／Ｄコンバータと、サンプリングしたＩＦ信号から瞬間角速度を求めてＦＭ検波処理する機能を有し、サンプリング速度単位で得られた角速度からＦＭ検波処理中にマルチパスノイズの検出を行い、また、サンプリング速度単位で得られた角速度に対して、閾値を設け、閾値と比較することでマルチパスノイズ検出を行い、前記サンプリング速度単位で得られた角速度に対して、複数の閾値を設け、状況に応じて比較に使用する閾値を変更して、マルチパスノイズ検出を行うことを特徴とする。

本発明の第１の実施の形態を示す図である。 Ｔａｎ^−１型検波手法のＦＭ検波の原理を示す図である。 第１の実施の形態のマルチパスノイズ検出の処理フローチャートを示す図である。 第２の実施の形態の構成を示す図である。 第２の実施の形態のマルチパスノイズ検出の処理フローチャートを示す図である。 第２の実施の形態のマルチパスノイズ検出とＦＭ復調信号の処理を示す図である。 マルチパスノイズ発生時のＩＦ信号の例を示す図である。 マルチパスノイズ発生時のＦＭ復調出力の例を示す図である。 ＦＭ復調出力をＦＦＴ処理した結果（周波数特性）を示す図であり 特許文献１に記載されたＦＭ受信機のマルチパスノイズ検出装置（第１の従来技術）を示す図である。 特許文献２に記載されたインパルス性ノイズの検出装置（第２の従来技術）を示す図である。

符号の説明

１ アンテナ
２ 受信機のフロントエンド
３ ＩＦ増幅手段
３ａ ＩＦ出力
３ｂ Ｓメータ出力
４ ＦＭ検波手段
４ａ Ｉ／Ｑ信号分離手段
４ｂ Ｔａｎ^−１値算出手段
４ｃ 角速度算出手段
４ｄ、４ｈ 比較手段
４ｅ、４ｉ 閾値手段
４ｆ、４ｊ 雑音除去手段
４ｋ オフセット除去手段
４ｊ 雑音除去手段
７ ステレオ復調手段
８ 低周波増幅手段
９、１０ スピーカー
１１、１３ ステレオセパレーション制御手段（ＳＰ手段）
１２、１４ ハイカット制御手段（ＨＣ手段）
１５ 雑音処理手段

Claims (8)

1. ＩＦ信号を複素数化するステップと、複素数化したＩＦ信号からシステムのサンプリング時間単位でＴａｎ^−１値を算出することにより瞬間角速度を求めるステップと、サンプリング時間単位の瞬間角速度からサンプリング時間単位の位相変化分である角速度を求めるステップと、サンプリング時間単位の角速度と所定の閾値とを比較するステップとを含み、前記閾値の範囲を越えるサンプリング時間単位の角速度をマルチパスノイズとして検出することを特徴とするマルチパスノイズ検出方法。
2. 前記閾値は、上限値及び下限値からなることを特徴とする請求項１記載のマルチパスノイズ検出方法。
3. 前記上限値及び下限値は、（ＩＦ信号の中心周波数±ＦＭ変調の最大周波数偏移）／サンプリング周波数であり、前記角速度が（ＩＦ信号の中心周波数−ＦＭ変調の最大周波数偏移）／サンプリング周波数より小さいか、又は（ＩＦ信号の中心周波数＋ＦＭ変調の最大周波数偏移）／サンプリング周波数より大きい場合に、マルチパスノイズとして検出することを特徴とする請求項２記載のマルチパスノイズ検出方法。
4. 前記閾値は、複数の上限値及び下限値でなり、ＩＦ信号の信号レベルに応じて切り替えることを特徴とする請求項２又は３記載のマルチパスノイズ検出方法。
5. ＩＦ信号を複素数化するＩ／Ｑ分離手段と、複素数化したＩＦ信号からシステムのサンプリング時間単位でＴａｎ^−１値である瞬間角速度を算出するＴａｎ^−１値算出手段と、サンプリング時間単位の瞬間角速度からサンプリング時間単位の位相変化分である角速度を求める角速度算出手段と、角速度算出手段で求めたサンプリング時間単位の角速度と所定の閾値とを比較する比較手段と、を備え、前記閾値の範囲を越える角速度をマルチパスノイズとして検出することを特徴とするマルチパスノイズ検出装置。
6. 前記閾値は、上限値及び下限値からなることを特徴とする請求項５記載のマルチパスノイズ検出装置。
7. 前記閾値の上限値及び下限値は、（ＩＦ信号の中心周波数±ＦＭ変調の最大周波数偏移）／サンプリング周波数であり、前記角速度が（ＩＦ信号の中心周波数−ＦＭ変調の最大周波数偏移）／サンプリング周波数より小さいか、又は（ＩＦ信号の中心周波数＋ＦＭ変調の最大周波数偏移）／サンプリング周波数より大きい値の場合に、マルチパスノイズとして検出するステップを含むことを特徴とする請求項６記載のマルチパスノイズ検出装置。
8. 前記閾値は複数の閾値でなり、ＩＦ信号の信号レベルに応じて切り替えることを特徴とする請求項６又は７記載のマルチパスノイズ検出装置。
   

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