JP4174550B2 - Noise canceller and noise removal method - Google Patents
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Description
本発明は、入力信号に混入したノイズを除去するノイズキャンセラに関する。 The present invention relates to a noise canceller that removes noise mixed in an input signal.
信号処理技術分野では、処理すべき入力信号に混入した外来ノイズを除去することが重要である。 In the field of signal processing technology, it is important to remove external noise mixed in an input signal to be processed.
例えば、自動車に搭載される車載型の放送受信機等では、イグニッションノイズ等の外来ノイズの影響を受けやすい。そのため、一般に、放送受信機のフロントエンド部で周波数変換される中間周波信号(IF信号)に対して、直ちに検波及び復調等の処理を行わず、中間周波信号に混入している外来ノイズをノイズキャンセラで除去してから、検波及び復調等の処理を行っている。 For example, in-vehicle broadcast receivers mounted on automobiles are easily affected by external noise such as ignition noise. Therefore, in general, processing such as detection and demodulation is not immediately performed on an intermediate frequency signal (IF signal) whose frequency is converted by the front end unit of the broadcast receiver, and external noise mixed in the intermediate frequency signal is noise canceller. After the removal, the processing such as detection and demodulation is performed.
従来、図1(a)に示すゲートホールド回路と呼ばれるノイズキャンセラが一般に知られている。 Conventionally, a noise canceller called a gate hold circuit shown in FIG.
このノイズキャンセラは、入力信号Sinに混入しているノイズのノイズ混入期間を検出してゲート信号GTを発生するノイズ期間検出部1と、ゲート信号GTに基づいてノイズ混入期間を補間期間として設定し、入力信号Sin中のノイズを除去するための補間処理を行う補間処理部2とを有して構成されている。
The noise canceller detects a noise mixing period of noise mixed in the input signal Sin and generates a gate signal GT, and sets the noise mixing period as an interpolation period based on the gate signal GT. And an
すなわち、図1(b)の波形図にて示すように、入力信号SinにノイズNzが混入していないときには、補間処理部2を介して入力信号Sinがそのまま出力され、時点t1においてノイズNzが混入したことをノイズ期間検出部1が検出すると、補間処理部2が入力信号Sinの信号成分をゲートホールドし、ホールドした一定レベルを補間信号として出力する。更に、ノイズ期間検出部1によってノイズNzの終了時点t2が検出されるまでの補間期間において補間処理部2が補間信号を継続的に出力した後、時点t2で入力信号Sinに切替えて出力する。これにより、補間処理部2から出力される出力信号Soutは、ノイズ混入期間以外の期間では入力信号Sinとなり、ノイズ混入期間(補間期間)では一定レベルの補間信号となり、これら入力信号Sinと補間信号とが時系列的に合成された波形となることで、入力信号Sinに混入しているノイズNzの除去が実現されている。
That is, as shown in the waveform diagram of FIG. 1B, when the noise Nz is not mixed in the input signal Sin, the input signal Sin is output as it is via the
ところで、上記従来のゲートホールド回路と呼ばれるノイズキャンセラでは、入力信号Sinが大振幅となったときにノイズが混入すると、補間期間での補間信号のレベルも大きくなる。そして、ノイズの終了時点(補間期間の終了時点)t2で入力信号Sinに切替えられると、出力信号Soutの波形が急峻且つ大きなレベルで不連続に変化し、高エネルギー且つ高周波数のノイズ成分が生じるという問題がある。 By the way, in the noise canceller called the conventional gate hold circuit, if the noise is mixed when the input signal Sin has a large amplitude, the level of the interpolation signal in the interpolation period also increases. When switching to the input signal Sin at the end point of noise (end point of the interpolation period) t2, the waveform of the output signal Sout changes steeply and discontinuously at a large level, and a high energy and high frequency noise component is generated. There is a problem.
また、補間期間を決めるためには、ノイズの検出時点t1から終了時点t2までのノイズを記憶しておくバッファメモリ等をノイズ期間検出部1等に設けておくことが必要となるが、そのバッファメモリの記憶容量を超える長時間のノイズが混入した場合には、いわゆるオーバーフロー状態となって、図1(b)に示したノイズ終了時点t2を検出できなくなり、補間処理に悪影響を来して適切な補間信号を生成することが困難となるという問題がある。 In order to determine the interpolation period, it is necessary to provide a buffer memory or the like for storing noise from the noise detection time t1 to the end time t2 in the noise period detection unit 1 or the like. When long-term noise exceeding the storage capacity of the memory is mixed, a so-called overflow state occurs, and the noise end time t2 shown in FIG. 1B cannot be detected, and the interpolation process is adversely affected. There is a problem that it is difficult to generate a simple interpolation signal.
更に、かかるオーバーフロー状態を回避するために、バッファメモリの記憶容量を増やすことが考えられるが、回路規模の増大を招来するという問題がある。 Further, in order to avoid such an overflow state, it is conceivable to increase the storage capacity of the buffer memory, but there is a problem that the circuit scale increases.
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、入力信号に対する補間処理に際してノイズを内部発生することなく、かつ回路規模の簡素化を実現するノイズキャンセラを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a noise canceller that does not internally generate noise during interpolation processing for an input signal and that can simplify the circuit scale. .
請求項1に記載の発明は、入力信号を所定時間遅延させる記憶手段を介して、前記入力信号に混入しているノイズを除去して出力するノイズキャンセラであって、前記入力信号に混入しているノイズを検出するノイズ検出手段と、前記ノイズ検出手段で検出された検出結果に基づいて補間期間を設定し、前記補間期間において前記入力信号を直線近似して補間信号を生成する補間手段と、を備え、前記補間手段は、前記補間期間が前記遅延時間より長いとき、前記補間期間を、前記遅延時間よりも短い分割補間期間に分割し、各分割補間期間において、前記入力信号を直線近似して補間信号を生成すること、を特徴とする。 The invention according to claim 1 is a noise canceller that removes noise mixed in the input signal via a storage unit that delays the input signal for a predetermined time and outputs the noise, and is mixed in the input signal. Noise detecting means for detecting noise; and an interpolation means for setting an interpolation period based on a detection result detected by the noise detecting means, and generating an interpolation signal by linearly approximating the input signal in the interpolation period. The interpolation means divides the interpolation period into divided interpolation periods shorter than the delay time when the interpolation period is longer than the delay time, and linearly approximates the input signal in each divided interpolation period. Generating an interpolated signal.
請求項2に記載の発明は、入力信号を所定時間遅延させる記憶手段を介して、前記入力信号に混入しているノイズを除去して出力するノイズキャンセラであって、前記入力信号に混入しているノイズを検出するノイズ検出手段と、前記ノイズ検出手段の検出結果に基づいて補間期間を設定し、前記補間期間において前記入力信号をゲートホールド又は直線近似して補間信号を生成する補間手段と、を備え、前記補間手段は、前記入力信号の前記補間期間直前の信号成分のレベルが所定レベルより小さいときには、前記補間期間において前記補間期間直前の信号成分を前記ゲートホールドすることで補間信号を生成し、前記補間期間直前の信号成分のレベルが前記所定レベルより大きく且つ前記補間期間が前記遅延時間内のときには、前記補間期間において、前記補間期間直前の信号成分とノイズの終了時点における信号成分との直線近似によって補間信号を生成し、前記補間期間直前の信号成分のレベルが前記所定レベルより大きく且つ前記補間期間が前記遅延時間より長いときには、前記補間期間を、前記遅延時間よりも短い分割補間期間に分割し、各分割補間期間において、前記入力信号を直線近似して補間信号を生成すること、を特徴とする。
The invention according to
本発明の好適な実施形態について図2を参照して説明する。図2は、本実施形態のノイズキャンセラの構成を表したブロック図である。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the noise canceller of this embodiment.
図2において、このノイズキャンセラ5は、記憶部6と、ノイズ期間検出部7と、補間部8及びセレクタ部9を有して構成されている。なお、記憶部6はノイズキャンセラ5に含めた構成とせず、例えば、ディジタル放送受信機等が検波、復調等を行う際に受信信号等を一時的に格納するために設けられているバッファメモリ等を利用してもよい。
In FIG. 2, the noise canceller 5 includes a storage unit 6, a noise
記憶部6は、入力信号Sinaをバッファリングして、所定の遅延時間TD遅延させ、その遅延させた入力信号Sinbを出力する。また、補間部8からの要求に応じてバッファリング中の入力信号Sinaを参照信号Sinnzとして出力する機能を有している。 The storage unit 6 buffers the input signal Sina, delays it by a predetermined delay time TD, and outputs the delayed input signal Sinb. Further, it has a function of outputting the buffered input signal Sina as a reference signal Sinnz in response to a request from the interpolation unit 8.
ノイズ期間検出部7は、入力信号Sinaに混入しているノイズNzを検出し、ノイズNzのノイズ開始時点から終了時点までのノイズ混入期間を示すゲート信号GTを出力する。
The noise
セレクタ部9は、補間部8からの切替え制御信号SWに従って切替え動作する切替え手段であり、記憶部6から出力される入力信号Sinbと、補間部8から出力される補間信号CA,CBを切り替えて出力信号Soutとして出力する。
The
補間部8は、ゲート信号GTによって、入力信号Sinaに混入しているノイズNzのノイズ混入期間を検知し、そのノイズ混入期間に相当する補間期間Tcを設定する。すなわち、ノイズNzのノイズ開始時点をts、終了時点をteで表すと、補間期間Tcの開始時点を遅延時間TDだけずれた時点(ts+TD)、補間期間Tcの終了時点を遅延時間TDだけずれた時点(te+TD)とすることで、補間期間Tcを設定する。 The interpolation unit 8 detects a noise mixing period of the noise Nz mixed in the input signal Sina by the gate signal GT, and sets an interpolation period Tc corresponding to the noise mixing period. That is, when the noise start time of the noise Nz is expressed as ts and the end time is expressed as te, the start time of the interpolation period Tc is shifted by the delay time TD (ts + TD), and the end time of the interpolation period Tc is shifted by the delay time TD. By setting the time (te + TD), the interpolation period Tc is set.
更に、補間部8は、ゲート信号GTによってノイズ開始時点tsを検知すると、ノイズ開始時点tsでの入力信号Sinaを参照信号Sinnzとして取得し、その参照信号Sinnzのレベルを所定閾値THDと比較する。 Further, when detecting the noise start time ts by the gate signal GT, the interpolation unit 8 acquires the input signal Sina at the noise start time ts as the reference signal Sinnz, and compares the level of the reference signal Sinnz with a predetermined threshold value THD.
そして、参照信号Sinnzが閾値THDより小さいと判定すると、入力信号Sinaのレベルも小さいと判定し、閾値THDと比較した参照信号Sinnzをゲートホールドし、補間期間Tcの間、そのホールドした一定レベルの補間信号CAをセレクタ部9を介して出力信号Soutとして出力する。
When it is determined that the reference signal Sinnz is smaller than the threshold value THD, it is determined that the level of the input signal Sina is also small, the reference signal Sinnz compared with the threshold value THD is gate-held, and the held constant level is maintained during the interpolation period Tc. The interpolation signal CA is output as an output signal Sout through the
一方、参照信号Sinnzが閾値THDより大きいと判定すると、入力信号Sinaのレベルも大きいと判定し、ゲートホールドを行わず、次に述べる処理を行う。すなわち、ノイズ開始時点tsでの入力信号Sinaを参照信号Sinnz(ts)として取得すると共に、ノイズNzの終了時点teでの入力信号Sinaを参照信号Sinnz(te)として取得し、両者の参照信号Sinnz(ts)とSinnz(te)との差分(Sinnz(te)−Sinnz(ts))に対する補間期間Tcの変化率((Sinnz(te)−Sinnz(ts))/Tc)を演算する。更に、参照信号Sinnz(ts)のレベルを初期値として該変化率(Sinnz(te)−Sinnz(ts))/Tc)で変化する補間信号(すなわち、直線近似した補間信号)CBを、補間期間Tcの間、セレクタ部9を介して出力信号Soutとして出力する。
On the other hand, if it is determined that the reference signal Sinnz is greater than the threshold value THD, it is determined that the level of the input signal Sina is also large, and the following processing is performed without performing gate hold. That is, the input signal Sina at the noise start time ts is acquired as the reference signal Sinnz (ts), and the input signal Sina at the end time te of the noise Nz is acquired as the reference signal Sinnz (te). The rate of change ((Sinnz (te) −Sinnz (ts)) / Tc) of the interpolation period Tc with respect to the difference between (ts) and Sinnz (te) (Sinnz (te) −Sinnz (ts)) is calculated. Further, an interpolation signal (that is, an interpolation signal that is linearly approximated) CB that changes at the rate of change (Sinnz (te) −Sinnz (ts)) / Tc, with the level of the reference signal Sinnz (ts) as an initial value, is converted into an interpolation period. During Tc, the output signal Sout is output via the
また、補間部8は、ノイズNzのノイズ混入期間が記憶部6の遅延時間TDより長く、そのため、上述の参照信号Sinnz(ts)とSinnz(te)が共に記憶部6内にバッファリングされない場合には、ノイズ開始時点ts以降に記憶部6に入力されてバッファリングされている、途中時点tpのノイズに相当する参照信号Sinnz(tp)を取得する。そして、ノイズ開始時点tsの参照信号Sinnz(ts)と途中時点tpの参照信号Sinnz(tp)との差分(Sinnz(tp)−Sinnz(ts))を演算すると共に、ノイズ開始時点tsから途中時点tpまでの期間を分割補間期間(tp−ts)として演算し、更に差分(Sinnz(tp)−Sinnz(ts))に対する分割補間期間(tp−ts)の変化率((Sinnz(tp)−Sinnz(ts))/(tp−ts))を演算する。そして、参照信号Sinnz(ts)のレベルを初期値として該変化率((Sinnz(tp)−Sinnz(ts))/(tp−ts))で変化する補間信号(すなわち、直線近似した補間信号)CBを、セレクタ部9を介して出力信号Soutとして出力する。
Further, the interpolation unit 8 has a longer noise mixing period of the noise Nz than the delay time TD of the storage unit 6, so that the above-described reference signals Sinnz (ts) and Sinnz (te) are not buffered in the storage unit 6. In this case, the reference signal Sinnz (tp) corresponding to the noise at the mid-point tp that has been input to the storage unit 6 and buffered after the noise start time ts is obtained. Then, the difference (Sinnz (tp) −Sinnz (ts)) between the reference signal Sinnz (ts) at the noise start time ts and the reference signal Sinnz (tp) at the midway time tp is calculated, and at the midpoint from the noise start time ts. The period up to tp is calculated as the divided interpolation period (tp−ts), and the rate of change of the divided interpolation period (tp−ts) with respect to the difference (Sinnz (tp) −Sinnz (ts)) ((Sinnz (tp) −Sinnz (ts)) / (tp-ts)) is calculated. An interpolation signal that changes at the rate of change ((Sinnz (tp) −Sinnz (ts)) / (tp−ts)) with the level of the reference signal Sinnz (ts) as an initial value (ie, an interpolation signal that is linearly approximated) CB is output as an output signal Sout through the
更に、補間部8は、1回目の分割補間期間の終了時点までに、ノイズ終了時点teに相当する参照信号Sinnz(te)が取得できた場合、途中時点tpの参照信号Sinnz(tp)と終了時点teの参照信号Sinna(te)との差分(Sinnz(te)−Sinnz(tp))を演算すると共に、途中時点tpから終了時点teまでの期間を2回目の分割補間期間(te−tp)として演算し、更に差分(Sinnz(te)−Sinnz(tp))に対する2回目の分割補間期間(te−tp)の変化率((Sinnz(te)−Sinnz(tp))/(te−tp))を演算する。そして、参照信号Sinnz(tp)のレベルを初期値として該変化率(Sinnz(te)−Sinnz(tp))/(te−tp))で変化する補間信号(すなわち、直線近似した補間信号)CBを、セレクタ部9を介して出力信号Soutとして出力する。これにより、ノイズNzが遅延時間TDより長い時間で混入した場合、ノイズ混入期間に相当する全体の補間期間Tcを複数の分割補間期間で分割することとなり、各々の分割補間期間において、ノイズNzのレベルの変化に追従する直線近似による補間信号CBを生成して補間を行う。
Furthermore, when the reference signal Sinnz (te) corresponding to the noise end time te can be acquired by the end of the first divided interpolation period, the interpolation unit 8 ends with the reference signal Sinnz (tp) at the midpoint tp. The difference (Sinnz (te) −Sinnz (tp)) from the reference signal Sinna (te) at the time point te is calculated, and the period from the intermediate time point tp to the end time point te is calculated as the second divided interpolation period (te−tp). And the rate of change ((Sinnz (te) −Sinnz (tp)) / (te−tp) of the second divided interpolation period (te−tp) with respect to the difference (Sinnz (te) −Sinnz (tp)) ) Is calculated. An interpolation signal that changes at the rate of change (Sinnz (te) −Sinnz (tp)) / (te−tp) with the level of the reference signal Sinnz (tp) as an initial value (ie, an interpolation signal that is linearly approximated) CB Is output as an output signal Sout via the
更に又、補間部8は、2回目以降の分割補間期間内においても、ノイズ終了時点teに相当する参照信号Sinnzを取得できない場合には、次の途中時点tnで混入したノイズに相当する参照信号Sinnz(tn)を取得する。そして、時点tpに相当する参照信号Sinnz(tp)と途中時点tnに相当する参照信号Sinnz(tn)との差分(Sinnz(tn)−Sinnz(tp))を演算すると共に、時点tpから途中時点tnまでの期間を分割補間期間(tn−tp)として演算し、更に差分(Sinnz(tn)−Sinnn(tp))に対する分割補間期間(tn−tp)の変化率((Sinnz(tn)−Sinnz(tp))/(tn−tp))を演算する。そして、途中時点tp,tnの参照信号Sinnz(tp)とSinnz(tn)のレベル間での直線近似による補間信号CBを生成して出力し、最終的にノイズ終了時点teに相当する参照信号Sinnz(te)を取得できると、上述した2回目の補間と同様の処理を行って補間処理を完了する。これにより、ノイズNzが遅延時間TDより更に長い時間で混入した場合でも、ノイズ混入期間に相当する全体の補間期間Tcを複数の分割補間期間で分割することとなり、各々の分割補間期間において、ノイズNzのレベルの変化に追従する直線近似による補間信号CBを生成して補間を行う。 Furthermore, when the interpolation unit 8 cannot acquire the reference signal Sinnz corresponding to the noise end time te even in the second and subsequent divided interpolation periods, the reference signal corresponding to the noise mixed at the next intermediate time tn. Get Sinnz (tn). Then, the difference (Sinnz (tn) −Sinnz (tp)) between the reference signal Sinnz (tp) corresponding to the time point tp and the reference signal Sinnz (tn) corresponding to the intermediate time point tn is calculated, and the intermediate time point from the time point tp. The period up to tn is calculated as a divided interpolation period (tn-tp), and the rate of change of the divided interpolation period (tn-tp) with respect to the difference (Sinnz (tn) -Sinnn (tp)) ((Sinnz (tn) -Sinnz (tp)) / (tn-tp)). Then, an interpolation signal CB is generated and output by linear approximation between the levels of the reference signals Sinnz (tp) and Sinnz (tn) at intermediate points tp and tn, and finally, the reference signal Sinnz corresponding to the noise end point te. If (te) can be acquired, the same process as the second interpolation described above is performed to complete the interpolation process. As a result, even when the noise Nz is mixed for a longer time than the delay time TD, the entire interpolation period Tc corresponding to the noise mixing period is divided into a plurality of divided interpolation periods. Interpolation is performed by generating an interpolation signal CB by linear approximation that follows the change in the level of Nz.
更に、補間部8は、ゲート信号GTに基づいてノイズ混入期間以外の期間であると判定すると、セレクタ部9を切替え制御することで、記憶部6の遅延出力である入力信号Sinbをセレクタ部9を介して出力させる。
Further, when the interpolation unit 8 determines that it is a period other than the noise mixing period based on the gate signal GT, the
以上に述べたように、本実施形態のノイズキャンセラ5は、入力信号Sinaにノイズが混入していない期間(補間期間Tc以外の期間)では、記憶部6から出力されるノイズの混入していない入力信号Sinbを出力し、入力信号Sinaのレベルが小さいときには、補間信号CAをゲートホールドによって生成して補間期間Tcに出力し、入力信号Sinaのレベルが大きいときには、1又は複数の直線近似を行って生成する補間信号CBを補間期間Tcに出力するので、ノイズを除去することができる。 As described above, the noise canceller 5 of the present embodiment is an input in which noise output from the storage unit 6 is not mixed during a period in which noise is not mixed in the input signal Sina (period other than the interpolation period Tc). When the signal Sinb is output and the level of the input signal Sina is low, the interpolation signal CA is generated by gate hold and output during the interpolation period Tc. When the level of the input signal Sina is high, one or more linear approximations are performed. Since the interpolation signal CB to be generated is output during the interpolation period Tc, noise can be removed.
そして更に、本実施形態のノイズキャンセラ5は、ノイズの混入していない入力信号Sinbと補間信号CA又はCBを時間的に合成して出力信号Soutとするという単純なものではなく、入力信号Sinaのレベルが小さい場合にはゲートホールド、入力信号Sinaのレベルが大きい場合には直線近似によって生成する補間信号で補間する。この結果、入力信号Sinaの振幅が小さいときには、ゲートホールドによる補間信号CAのレベルも小さくなり、ノイズ混入期間の終了時(別言すれば、補間期間Tcの終了時)に、補間信号CAから入力信号へと切り替えが行われても、高エネルギーのノイズ成分を内部発生することを防止することができ、更に、入力信号Sinaの振幅が大きいときには、直線近似による補間信号CBで補間するので、ノイズ成分を内部発生することを防止することができる。 Further, the noise canceller 5 of the present embodiment is not a simple one that temporally synthesizes the input signal Sinb not mixed with noise and the interpolation signal CA or CB into the output signal Sout, but the level of the input signal Sina. When the signal is small, the gate hold is performed. When the level of the input signal Sina is large, the interpolation is performed using the interpolation signal generated by the linear approximation. As a result, when the amplitude of the input signal Sina is small, the level of the interpolation signal CA by the gate hold also decreases, and is input from the interpolation signal CA at the end of the noise mixing period (in other words, at the end of the interpolation period Tc). Even if switching to a signal is performed, it is possible to prevent internally generating a high-energy noise component. Further, when the amplitude of the input signal Sina is large, interpolation is performed with the interpolation signal CB by linear approximation. Internal generation of components can be prevented.
更に、入力信号のレベルが大きい場合や、記憶容量が限られている記憶部6の遅延時間TDより長時間のノイズNzが混入することとなった場合、上述の分割補間期間を次々と繋げていって補間期間Tcとし、各分割補間期間期間で直線近似による補間期間信号を生成して補間するので、記憶部6の記憶容量が限られていても、補間処理を行うことができる。 Furthermore, when the level of the input signal is large, or when noise Nz longer than the delay time TD of the storage unit 6 having a limited storage capacity is mixed, the above-described divided interpolation periods are successively connected. Thus, the interpolation period Tc is used, and interpolation period signals are generated by linear approximation in each divided interpolation period, and interpolation is performed. Therefore, even when the storage capacity of the storage unit 6 is limited, interpolation processing can be performed.
そして、記憶部6の記憶容量に限りがあったとしても、補間処理を行うことができるということは、記憶部6の記憶容量を増加させる必要がなくなり、また、記憶部6の記憶容量を減らすことができることとなり、簡素な構成のノイズキャンセラを提供することができる。 And even if the storage capacity of the storage unit 6 is limited, the fact that the interpolation process can be performed eliminates the need to increase the storage capacity of the storage unit 6 and reduces the storage capacity of the storage unit 6. Therefore, a noise canceller having a simple configuration can be provided.
なお、以上に説明した実施形態のノイズキャンセラ5は、マイクロプロセッサやディジタルシグナルプロセッサ等で構成するいわゆるプログラム構成としたものであるが、ハードウェア構成で実現してもよい。また、ハードウェア構成とする場合には、ディジタル回路構成としてもよいし、アナログ回路構成としてもよい。 Note that the noise canceller 5 according to the embodiment described above has a so-called program configuration configured by a microprocessor, a digital signal processor, or the like, but may be realized by a hardware configuration. In the case of a hardware configuration, a digital circuit configuration or an analog circuit configuration may be used.
また、本実施形態では、入力信号Sinaのレベルを判定するために、ノイズの混入していない入力信号に相当する参照信号Sinnzを用いて判定しているが、他の方法で入力信号Sinaのレベルを判定するようにしてもよい。 In the present embodiment, in order to determine the level of the input signal Sina, the determination is performed using the reference signal Sinnz corresponding to the input signal not mixed with noise. However, the level of the input signal Sina is determined by other methods. May be determined.
次に、実施例について図3及び図4を参照して説明する。図3(a)は、本実施形態のノイズキャンセラの構成を表したブロック図、図3(b)はノイズキャンセラの動作を説明するためのタイミングチャート、図4はノイズキャンセラの動作を説明するための波形図である。 Next, an embodiment will be described with reference to FIGS. 3A is a block diagram showing the configuration of the noise canceller of the present embodiment, FIG. 3B is a timing chart for explaining the operation of the noise canceller, and FIG. 4 is a waveform diagram for explaining the operation of the noise canceller. It is.
図3(a)において、このノイズキャンセラ5は、コンピュータプログラムに従って実行動作するマイクロプロセッサ(MPU)やディジタルシグナルプロセッサ(DSP)で形成されており、記憶部6と、ノイズ期間検出部7、第1補間処理部8a、第2補間処理部8b、制御部8c及びセレクタ部9を有して構成されている。ここで、図3に示した補間部8が、第1補間処理部8aと第2補間処理部8bと制御部8cによって構成されている。
In FIG. 3A, the noise canceller 5 is formed by a microprocessor (MPU) or a digital signal processor (DSP) that operates according to a computer program, and includes a storage unit 6, a noise
〈記憶部6の構成〉
記憶部6は、入力信号SinaをFIFO(ファーストインファーストアウト)処理によって所定の遅延時間TDで遅延させて出力するバッファメモリ等で形成されており、遅延後の入力信号Sinbをセレクタ部9の切替え接点aに供給する。
<Configuration of storage unit 6>
The storage unit 6 is formed by a buffer memory or the like that outputs the input signal Sina after being delayed by a predetermined delay time TD by a FIFO (first in first out) process, and the
更に、記憶部6は、第2補間処理部8bからアドレス指定されるFIFO処理中の入力信号を参照信号Sinnzとして第2補間処理部8bに出力し、また、制御部8cからアドレス指定されるFIFO処理中の入力信号を参照信号Sinnzとして制御部8cに出力する。
すなわち、記憶部6はランダムアクセス機能を有している。
Further, the storage unit 6 outputs the input signal being processed by the FIFO addressed from the second
That is, the storage unit 6 has a random access function.
〈ノイズ期間検出部7の構成〉
ノイズ期間検出部7は、入力信号Sinaに混入しているノイズNzを検出し、入力信号Sinaの信号成分からノイズNzに切替わるノイズ開始時点tsとそのノイズNzの終了時点teとを示すゲート信号GTを制御部8cに供給する。したがって、長時間に亘ってノイズNzが混入した場合には、ノイズ開始時点tsと終了時点teとの間隔が長いことを示すゲート信号GT、短時間のノイズNzが混入した場合には、ノイズ開始時点tsと終了時点teとの間隔が短いことを示すゲート信号GTが制御部8cに供給される。
<Configuration of Noise
The
〈制御部8cの構成〉
制御部8cは、ゲート信号GTに基づいてノイズ開始時点tsから終了時点teまでの期間をノイズ混入期間として検知し、ノイズ開始時点tsより遅延時間TDだけ経過した時点(ts+TD)から、終了時点teより遅延時間TDだけ経過した時点(te+TD)までの期間を補間期間Tcとして設定する。
<Configuration of Control Unit 8c>
Based on the gate signal GT, the control unit 8c detects a period from the noise start time ts to the end time te as a noise mixing period, and ends from the time (ts + TD) after the delay time TD has elapsed from the noise start time ts. A period up to a point (te + TD) when the delay time TD has elapsed is set as the interpolation period Tc.
更に、制御部8cは、補間期間Tc以外の期間では、切替え制御信号SWによってセレクタ部9を切替え接点aに接続させることにより、記憶部6の遅延出力である、ノイズNzが混入していない入力信号Sinbを出力信号Soutとして出力させる。
Further, the control unit 8c connects the
また、制御部8cは、ゲート信号GTによってノイズ開始時点tsを検知すると、ノイズ開始時点tsでの入力信号Sinaに相当する参照信号Sinnzを取得し、その参照信号Sinnzのレベル(振幅)が所定の閾値THDより小さいか否か判定する。ここで、閾値THDは、第1補間処理部8aによって補間処理される入力信号の振幅を考慮して予め決められている。
Further, when detecting the noise start time ts by the gate signal GT, the control unit 8c acquires the reference signal Sinnz corresponding to the input signal Sina at the noise start time ts, and the level (amplitude) of the reference signal Sinnz is predetermined. It is determined whether it is smaller than the threshold value THD. Here, the threshold value THD is determined in advance in consideration of the amplitude of the input signal interpolated by the first
そして、制御部8cは、参照信号Sinnzのレベルが閾値THDより小さいと判定すると、ノイズ開始時点tsより遅延時間TD経過後の時点(ts+TD)、すなわち補間期間Tcの開始時点で、切替え制御信号SWによってセレクタ部9を切替え接点bに接続させるのと同時に、補間制御信号CNT1によって第1補間処理部8aに補間処理を開始させ、更に補間制御信号CNT1で指定する補間期間Tcの終了時まで、第1補間処理部8aで生成される補間信号CAを出力信号Soutとして出力させる。
When the control unit 8c determines that the level of the reference signal Sinnz is smaller than the threshold value THD, the switching control signal SW at the time (ts + TD) after the delay time TD has elapsed from the noise start time ts, that is, at the start time of the interpolation period Tc. At the same time as the
また、制御部8cは、上述の参照信号Sinnzのレベルが閾値THDより大きいと判定すると、上述の補間期間Tcの開始時点で、切替え制御信号SWによってセレクタ部9を切替え接点cに接続させるのと同時に、補間制御信号CNT2によって第2補間処理部8bに補間処理を開始させ、更に補間制御信号CNT2で指定する補間期間Tcの終了時まで、第2補間処理部8bで生成される補間信号CBを出力信号Soutとして出力させる。
If the control unit 8c determines that the level of the reference signal Sinnz is greater than the threshold value THD, the control unit 8c connects the
以上に述べたように制御部8cが第1,第2補間処理部8a,8bとセレクタ部9を制御すると、図3(b)に示すように、入力信号Sinaと出力信号Soutとの時間ズレが記憶部6の遅延時間TDに従って設定され、更に、入力信号Sinaにノイズが混入していないときには、入力信号Sina(別言すれば、入力信号Sinb)がそのまま出力信号Soutとして出力される。更に、小さな振幅の入力信号SinaにノイズNzが混入した場合には、補間期間Tc(同図(b)に「Tc=Tca」で示す)において、第1補間処理部8aで生成される補間信号CAが出力信号Soutとして出力され、一方、大きな振幅の入力信号SinaにノイズNzが混入した場合には、補間期間Tc(同図(b)に「Tc=Tcb」で示す)において、第2補間処理部8bで生成される補間信号CBが出力信号Soutとして出力される。
As described above, when the control unit 8c controls the first and second
そして、セレクタ部9が切替えられることで、ノイズNzが混入していない入力信号Sinbと、第1補間処理部8a又は第2補間処理部8bで生成される補間信号CA又はCBとが時系列的に切れ目無く合成されて出力信号Soutとなるので、入力信号SinaからノイズNzを除去した出力信号Soutを生成することができる。
When the
〈第1補間処理部8aの構成〉
第1補間処理部8aは、制御部8cから供給される補間制御信号CNT1に従って、補間期間Tc(図3(b)の補間期間Tca)内にゲートホールドによる補間処理を行う。すなわち、上述したように制御部8cが参照信号Sinnzのレベルが小さいと判定して、切替え制御信号SWと同時に補間制御信号CNT1を出力すると、第1補間処理部8aは、補間期間Tcの開始時点(ts+TD)に入力した入力信号Sinaに相当する参照信号Sinnzをゲートホールドし、そのホールドした一定レベルの補間信号CAを上述の補間期間Tcaの間、セレクタ部9の切替え接点bに供給する。かかる補間処理により、ノイズ開始時点tsでの入力信号Sinaの信号成分がゲートホールドされることとなり、補間期間Tc内において、ノイズNzを除去した一定レベルの補間信号CAがセレクタ部9の切替え接点bを介して出力信号Soutとして出力される。
<Configuration of First
The first
すなわち、第1補間処理部8aがゲートホールドによる補間処理を行うと、図4(a)に示すように、ノイズ開始時点tsから終了時点teまでのノイズ混入期間に相当する補間期間Tcにおいて、ノイズ開始時点tsでの入力信号Sinaの信号成分Xsをホールドして、補間期間Tcの終了時点まで一定レベルの補間信号CAを出力信号Soutとして出力する。
このため、ノイズNzは一定レベルの補間信号CAに置き換えられることとなり、ノイズNzを除去することができる。
That is, when the first
For this reason, the noise Nz is replaced with the interpolation signal CA of a certain level, and the noise Nz can be removed.
また、図4(b)に示すように、ノイズNzが長期間に亘って混入する場合にも、ノイズNzは一定レベルの補間信号CAに置き換えられることとなり、ノイズNzを除去することができる。 Further, as shown in FIG. 4B, even when the noise Nz is mixed for a long period of time, the noise Nz is replaced with the interpolation signal CA at a certain level, and the noise Nz can be removed.
〈第2補間処理部8bの構成〉
第2補間処理部8bは、制御部8cから供給される補間制御信号CNT2に従って、補間期間Tc(図3(b)の補間期間Tcb)内に補間処理を行う。ここで、第2補間処理部8bは、ノイズNzのノイズ混入期間の長短に応じて、基本補間処理と適応補間処理を切り替えて行う機能を有している。
<Configuration of Second
The second
〔基本補間処理〕
まず、基本補間処理について説明する。この基本補間処理は、記憶部6の記憶容量に比して、ノイズ開始時点tsから終了時点teまでのノイズ混入期間が比較的短い場合に行われる。
[Basic interpolation processing]
First, basic interpolation processing will be described. This basic interpolation process is performed when the noise mixing period from the noise start time ts to the end time te is relatively short compared to the storage capacity of the storage unit 6.
すなわち、第2補間処理部8bは、補間制御信号CNT2が供給される以前にゲート信号GTに基づいてノイズ開始時点tsを検知し、そのノイズ開始時点tsの入力信号Sinaを参照信号Sinnzとして取得し、その参照信号Sinnzのレベル(以下「初期レベルXs」という)を保持する。更に、ノイズ開始時点tsから遅延時間TDよりも短い時間に決められている準備期間TPR内に、ゲート信号GTに基づいてノイズ終了時点teを検知し、そのノイズ終了時点teの入力信号Sinaに相当する参照信号Sinnzを取得し、その参照信号Sinnzのレベル(以下「最終レベルXe」という)を保持する。
That is, the second
そして、次式(1)で表されるように、初期レベルXsと最終レベルXeとの差に対するノイズ混入期間(te−ts)との変化率αを演算することで、補間制御信号CNT2が供給される前に補間処理の準備をする。 Then, as expressed by the following expression (1), the interpolation control signal CNT2 is supplied by calculating the change rate α of the noise mixing period (te−ts) with respect to the difference between the initial level Xs and the final level Xe. Prepare for the interpolation process before it is done.
つまり、ノイズ混入時点tsの入力信号Sinaを参照信号Sinz(ts)として、ノイズ終了時点teの入力信号Sinaを参照信号Sinz(te)で表すこととすると、第2補間処理部8bは、次式(2)と等価な演算を行って変化率αを求めることとなる。
That is, assuming that the input signal Sina at the noise mixing time ts is the reference signal Sinz (ts) and the input signal Sina at the noise end time te is represented by the reference signal Sinz (te), the second
次に、制御部8cから切替え制御信号SWが出力されるのと同時に、補間制御信号CNT2が出力されると、第2補間処理部8bは、補間期間Tcの開始時点(ts+TD)での初期値を初期レベルXsに設定し、次式(3)で表されるように、変化率αに従ってレベルが変化する補間信号CBを時間tの経過に従って生成し、補間期間Tcが終了時点(te+TD)となるまで出力する。
Next, when the interpolation control signal CNT2 is output at the same time as the switching control signal SW is output from the control unit 8c, the second
こうして、第2補間処理部8bが基本補間処理を行うと、ノイズNzに代えて、一つの直線近似した補間信号CBをセレクタ部9を介して出力信号Soutとして出力することとなり、ノイズNzを除去することができる。
Thus, when the second
すなわち、第2補間処理部8bが基本補間処理を行うと、図4(c)に示すように、ノイズ開始時点tsから終了時点teまでのノイズ混入期間に相当する補間期間Tcにおいて、ノイズ開始時点tsの入力信号Sinaの信号成分Xsと補間期間Tcの終了時点teの信号成分Xeを直線近似した補間信号CBによって補間を行うこととなるので、ノイズNzはその補間信号CBに置き換えられることとなり、ノイズNzを除去することができる。
That is, when the second
〔適応補間処理〕
上述したように、基本補間処理は、比較的短時間のノイズNzが混入した場合に行われることとなる。つまり、ノイズ開始時点tsから終了時点teまで継続するノイズNzが、記憶部6の遅延時間TDより短い場合には、上記式(1)〜(3)に基づく基本補間処理が行われるが、ノイズNzが長期間に亘って継続して記憶部6の遅延時間TDを超えるいわゆるオーバーフロー状態となると、ノイズ終了時点teでの入力信号Sinaの最終レベルXeを参照信号Sinnzとして取得できなくなり、上記式(1)に示した変化率αを演算することができなくなって、上記式(1)〜(3)に基づく基本補間処理を行うことができなくなる。
[Adaptive interpolation processing]
As described above, the basic interpolation process is performed when noise Nz for a relatively short time is mixed. That is, when the noise Nz that continues from the noise start time ts to the end time te is shorter than the delay time TD of the storage unit 6, the basic interpolation processing based on the above equations (1) to (3) is performed. When Nz continues for a long period of time and becomes a so-called overflow state exceeding the delay time TD of the storage unit 6, the final level Xe of the input signal Sina at the noise end time te cannot be acquired as the reference signal Sinnz. The change rate α shown in 1) cannot be calculated, and the basic interpolation processing based on the above equations (1) to (3) cannot be performed.
そこで、第2補間処理部8bは、基本補間処理を開始した後の準備期間TPRにおいて、上述の初期レベルXsだけは保持しておき、ノイズ終了時点teでの入力信号Sinaの最終レベルXeを参照信号Sinnzとして取得できないと判断すると、上記式(1)〜(3)に基づく補間処理に移行することを止めて、適応補間処理を行う。
Therefore, the second
第2補間処理部8bは適応補間処理に移行すると、準備期間TPR内に、記憶部6をアクセスし、ノイズ開始時点tsより時間的に後に記憶部6に記憶されているノイズNzを有する参照信号Sinnzを取得する。ここで、ノイズ開始時点tsより時間的に後に記憶部6に記憶されているノイズNzを有する参照信号Sinnzであればどれでも良いが、本実施形態の第2補間処理部8bは、記憶部6に記憶された最新のノイズNzを有する参照信号Sinnzを取得している。
When the second
そして、最新のノイズNzを有する参照信号Sinnzのレベル(すなわち、ノイズNzのレベル)を検出して中間レベルXpとすると共に、最新のノイズNzを有する参照信号Sinnzが記憶されているアドレス情報に基づいて、その最新のノイズNzが入力信号Sinaに実際に混入したノイズ中間時点tpを検出して、ノイズ開始時点tsより遅延時間TD経過後の時点(ts+TD)から、ノイズ中間時点tpより遅延時間TD経過後の時点(tp+TD)までの期間を第1補間期間Tc1とする。そして、次式(4)で表されるように、初期レベルXsと中間レベルXpとの差に対する第1補間期間Tc1との変化率βを演算することで、補間制御信号CNT2が供給される前に補間処理の準備をする。 The level of the reference signal Sinnz having the latest noise Nz (that is, the level of the noise Nz) is detected and set to the intermediate level Xp, and based on the address information in which the reference signal Sinnz having the latest noise Nz is stored. Then, the noise intermediate time point tp in which the latest noise Nz is actually mixed in the input signal Sina is detected, and the delay time TD from the noise intermediate time point tp from the time point (ts + TD) after the delay time TD has elapsed from the noise start time point ts. A period until the time point (tp + TD) after elapse is defined as a first interpolation period Tc1. Then, as expressed by the following equation (4), by calculating the change rate β of the first interpolation period Tc1 with respect to the difference between the initial level Xs and the intermediate level Xp, before the interpolation control signal CNT2 is supplied. Prepare for interpolation processing.
つまり、ノイズ混入時点tsの入力信号Sinaを参照信号Sinz(ts)、ノイズ中間時点tpでの入力信号Sinaを参照信号Sinz(tp)で表すこととすると、第2補間処理部8bは、次式(5)と等価な演算を行って変化率βを求めることとなる。
That is, if the input signal Sina at the noise mixing time point ts is represented by the reference signal Sinz (ts) and the input signal Sina at the noise intermediate time point tp is represented by the reference signal Sinz (tp), the second
次に、制御部8cから切替え制御信号SWが出力されるのと同時に、補間制御信号CNT2が出力されると、第2補間処理部8bは、補間期間Tcの開始時点(ts+TD)での初期値を初期レベルXsに設定し、次式(6)で表されるように、変化率βに従ってレベルが変化する補間信号CBを時間tの経過に従って生成し、上述の時点(ts+TD)から時点(tp+TD)までの期間である第1補間期間Tc1内で出力する。
Next, when the interpolation control signal CNT2 is output at the same time as the switching control signal SW is output from the control unit 8c, the second
このように第1補間期間Tc1内での補間処理が行われると、図4(d)に示すように、ノイズ開始時点tsの入力信号SinaのレベルXsとノイズ中間時点tpのノイズの中間レベルXpとを結ぶ補間信号CB(図中、CB1で示す)が出力信号Soutとして出力されるので、第1補間期間Tc1でのノイズNzを除去することができる。 When interpolation processing is performed within the first interpolation period Tc1, the level Xs of the input signal Sina at the noise start time ts and the noise intermediate level Xp at the noise intermediate time tp as shown in FIG. Is output as the output signal Sout, so that the noise Nz in the first interpolation period Tc1 can be removed.
更に、第2補間処理部8bは、第1補間期間Tc1の期間内に上述の補間信号CBを生成するのと平行して、ゲート信号GTからノイズ終了時点teが検知できるか逐一判定する。検知できたと判定すると、次に述べる収束補間処理、検知できない判定すると、延長補間処理を行う。
Further, the second
〔収束補間処理〕
収束補間処理は、上述したように、第2補間処理部8bが第1補間期間Tc1の期間内にゲート信号GTからノイズ終了時点teが検知できた場合に行われる。第2補間処理部8bは、ノイズ終了時点teが検知できたと判定して、記憶部6をアクセスし、第1補間期間Tc1内に記憶部6に既に記憶されたノイズ終了時点teの参照信号Sinnzのレベル(最終レベル)Xeを取得する。そして、既に求めておいた上述のノイズ中間時点tpより遅延時間TD経過後の時点(tp+TD)から、ノイズ終了時点teより遅延時間TD経過後の時点(te+TD)までの期間を第2補間期間Tc2とする。更に、次式(7)で表されるように、中間レベルXpと最終レベルXeとの差に対する第2補間期間Tc2との変化率γを演算する。
[Convergent interpolation processing]
As described above, the convergence interpolation process is performed when the second
そして、第2補間処理部8bは、第1補間期間Tc1が終了すると、引き続き第2補間期間Tc2を設定し、第2補間期間Tc2の開始時点(tp+TD)における初期値を中間レベルXpにし、次式(8)で表されるように、変化率γに従ってレベルが変化する補間信号CBを時間tの経過に従って生成し、第2補間Tc2の期間内で出力する。
Then, when the first interpolation period Tc1 ends, the second
こうして、第2補間処理部8bが第1補間期間Tc1と第2補間期間Tc2を設定して適応補間処理を行うと、図4(d)に示すように、第1補間期間Tc1では補間信号CB1による補間が行われ、第2補間期間Tc2では、補間信号CB2による補間が行われ、更に、補間信号CB1とCB2が連続性を持って補間するので、ノイズを内部生成することなく、入力信号Sinaに混入した長時間のノイズNzを除去することができる。
Thus, when the second
すなわち、適応補間処理では、ノイズ混入期間に相当する全体の補間期間Tcを第1補間期間Tc1と第2補間期間Tc2に時間分割し、第1補間期間Tc1において補間信号CB1による補間を行い、第2補間期間Tc2において収束補間処理を行って補間信号CB2による補間を行うので、記憶部6の記憶容量に比して長時間のノイズNzが混入した場合でも、そのノイズNzを除去することができる。 That is, in the adaptive interpolation process, the entire interpolation period Tc corresponding to the noise mixing period is time-divided into a first interpolation period Tc1 and a second interpolation period Tc2, and interpolation is performed using the interpolation signal CB1 in the first interpolation period Tc1. Since the convergence interpolation process is performed in the two interpolation period Tc2 and the interpolation by the interpolation signal CB2 is performed, even when a long-time noise Nz is mixed as compared with the storage capacity of the storage unit 6, the noise Nz can be removed. .
〔延長補間処理〕
延長補間処理は、上述したように、第2補間処理部8bが第1補間期間Tc1の期間内にゲート信号GTからノイズ終了時点teが検知できない場合に行われる。第2補間処理部8bは、ノイズ終了時点teが検知できないと判定すると、
ノイズNzを有する最新の入力信号Sinaに相当する参照信号Sinnzを取得し、その参照信号Sinnzのレベルを検出して第2の中間レベルXnとすると共に、最新のノイズNzを有する参照信号Sinnzが記憶されているアドレス情報に基づいて、その最新のノイズNzが入力信号Sinaに実際に混入したノイズ中間時点tnを検出して、ノイズ開始時点tsより遅延時間TD経過後の時点(ts+TD)から、ノイズ中間時点tnより遅延時間TD経過後の時点(tp+TD)までの期間を第2補間期間Tc2とする。そして、上記式(7)(8)中の最終レベルXeの代わりに第2の中間レベルXnに置き換えて、上記式(7)(8)と同様の処理、すなわち、次式(9)(10)で表される処理を行って、第2補間期間Tc2において、補間信号CBを生成して補間処理を行う。
[Extended interpolation processing]
As described above, the extended interpolation process is performed when the second
The reference signal Sinnz corresponding to the latest input signal Sina having the noise Nz is acquired, the level of the reference signal Sinnz is detected and set to the second intermediate level Xn, and the reference signal Sinnz having the latest noise Nz is stored. Based on the address information, the latest noise Nz is detected as a noise intermediate time tn when it is actually mixed in the input signal Sina, and the noise is detected from the time (ts + TD) after the delay time TD has elapsed from the noise start time ts. A period from the intermediate time point tn to the time point (tp + TD) after the delay time TD has elapsed is defined as a second interpolation period Tc2. Then, instead of the final level Xe in the above formulas (7) and (8), the second intermediate level Xn is substituted, and the same processing as the above formulas (7) and (8), that is, In the second interpolation period Tc2, the interpolation signal CB is generated and the interpolation process is performed.
こうして、第2補間処理部8bが延長補間処理を行うと、第2補間期間Tc2の終了時点に未だノイズNzが残存していても、図4(e)に示すように、ノイズNzに代わる補間信号CB2によって補間が行われるので、第2補間期間Tc2でのノイズNzを除去することができる。
Thus, when the second
そして更に、第2補間処理部8bは、第2補間期間Tc2内に、ゲート信号GTからノイズ終了時点teが検知できると、上述の収束補間処理と同様の処理を行うことで、第2補間期間Tc2に続けて第3補間期間Tc3を設定し、第3補間期間Tc3の終了時まで補間信号CB3を生成して出力し、適応補間処理を完了する。
Further, when the noise end time te can be detected from the gate signal GT within the second interpolation period Tc2, the second
また、第2補間期間Tc2内に、ゲート信号GTからノイズ終了時点teが検知できない場合には、ゲート信号GTからノイズ終了時点teが検知できるまで更に上述の延長補間処理を繰り返した後、収束補間処理を行って、適応補間処理を完了する。 If the noise end point te cannot be detected from the gate signal GT within the second interpolation period Tc2, the above-described extended interpolation process is further repeated until the noise end point te can be detected from the gate signal GT. The process is performed to complete the adaptive interpolation process.
このように、第2補間処理部8bが延長補間処理を行うと、更に長時間に亘って混入するノイズNzを除去することができる。すなわち、ノイズ混入期間に相当する全体の補間期間Tcを第1補間期間Tc1、第2補間期間Tc2、第3補間期間Tc3等の多数の補間期間に時間分割し、最後の補間期間を除く先の複数の補間期間でノイズに追従した補間を行ってから、最後の補間期間で収束補間処理を行うので、記憶部6の記憶容量に比して長時間のノイズNzが混入した場合でも、そのノイズNzを除去することができる。
As described above, when the second
以上に説明したように、本実施例のノイズキャンセラ5によれば、入力信号Sinaにノイズが混入していない期間では、その入力信号を出力信号Soutとして出力し、所定の閾値THDより振幅が小さい入力信号Sinaにノイズが混入した場合には、第1補間処理部8aにおいてゲートホールドを行うことで生成される補間信号CAを出力信号Soutとして出力し、所定の閾値THDより振幅が大きい入力信号Sinaにノイズが混入した場合には、第2補間処理部8bにおいて基本補間処理と適応補間処理を行うことで、1又は複数の直線近似による補間信号CBを出力信号Soutとして出力するので、ノイズを除去することができる。
As described above, according to the noise canceller 5 of the present embodiment, the input signal is output as the output signal Sout during the period when no noise is mixed in the input signal Sina, and the input has an amplitude smaller than the predetermined threshold value THD. When noise is mixed in the signal Sina, the interpolation signal CA generated by performing the gate hold in the first
更に、本実施例のノイズキャンセラ5は、単に第1,第2補間処理部8a,8bで切り替えて補間を行うというものではなく、入力信号Sinaの振幅が閾値THDより小さいときには第1補間処理部8a、入力信号Sinaの振幅が閾値THDより大きいときには第2補間処理部8bで補間処理を行っている。
Furthermore, the noise canceller 5 of the present embodiment is not simply switched by the first and second
このため、入力信号Sinaの振幅が閾値THDより小さいときには、第1補間処理部8aで生成される補間信号CAのレベルも小さくなり、ノイズ混入期間の終了時(別言すれば、補間期間Tcの終了時)に、補間信号CAから入力信号へと切り替えが行われても、高エネルギーのノイズ成分を内部発生することを防止することができる。
For this reason, when the amplitude of the input signal Sina is smaller than the threshold value THD, the level of the interpolation signal CA generated by the first
一方、入力信号Sinaの振幅が閾値THDより大きいときには、第1補間処理部8aから第2補間処理部8bに切り替えることで、上述の高エネルギーのノイズ成分が内部発生することを防止することができる。
On the other hand, when the amplitude of the input signal Sina is larger than the threshold value THD, the above-described high-energy noise component can be prevented from being internally generated by switching from the first
更に、基本補間処理と適応補間処理を行うことで、記憶部6の記憶容量に限りがあったとしても、補間処理を行うことを可能にしている。 Further, by performing basic interpolation processing and adaptive interpolation processing, even if the storage capacity of the storage unit 6 is limited, it is possible to perform interpolation processing.
そして、記憶部6の記憶容量に限りがあったとしても、補間処理を行うことができるということは、記憶部6の記憶容量を増加させる必要がなくなり、また、記憶部6の記憶容量を減らすことができることとなり、簡素な構成のノイズキャンセラを提供することができる。 And even if the storage capacity of the storage unit 6 is limited, the fact that the interpolation process can be performed eliminates the need to increase the storage capacity of the storage unit 6 and reduces the storage capacity of the storage unit 6. Therefore, a noise canceller having a simple configuration can be provided.
次に、FM放送を受信する車載型のFM受信機に設けられるノイズキャンセラの実施例について図5を参照して説明する。図5は、本実施例のノイズキャンセラの構成を表したブロック図であり、図3(a)と同一又は相当する部分を同一符号で示している。 Next, an embodiment of a noise canceller provided in an in-vehicle FM receiver that receives FM broadcast will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the noise canceller of this embodiment, and the same or corresponding parts as those in FIG.
図5において、本実施例のノイズキャンセラ5は、FM受信機に設けられているフロントエンド部FEで検波されたベースバンド信号を入力信号Sinaとして入力し、イグニッションノイズ等の外来ノイズを除去して、ノイズ除去後のベースバンド信号である出力信号Soutを復調器側へ出力する。 In FIG. 5, the noise canceller 5 of this embodiment inputs a baseband signal detected by the front end unit FE provided in the FM receiver as an input signal Sina, removes external noise such as ignition noise, An output signal Sout, which is a baseband signal after noise removal, is output to the demodulator.
すなわち、FM受信機のフロントエンド部FEが、受信アンテナANTに生じる高周波受信信号(RF受信信号)と同調周波数の局発信号とを混合して周波数変換を行うことで中間周波信号(IF信号)を生成し、その中間周波信号を帯域制限して信号処理可能な振幅レベルに増幅することで、希望信号成分としてのベースバンド信号を発生する。そしてベースバンド信号が、入力信号Sinaとして、ノイズ期間検出部7と記憶部6に供給される。
That is, the front end unit FE of the FM receiver mixes a high-frequency reception signal (RF reception signal) generated in the reception antenna ANT and a local oscillation signal of the tuning frequency to perform frequency conversion, thereby performing an intermediate frequency signal (IF signal). , And the intermediate frequency signal is band-limited and amplified to an amplitude level that allows signal processing, thereby generating a baseband signal as a desired signal component. Then, the baseband signal is supplied to the noise
ノイズ期間検出部7は、ハイパスフィルタフィルタ7aと平滑回路7bと比較器7cを備えて構成され、入力信号Sinaに混入している外来ノイズをフィルタ7aが通過させ、平滑回路7bが平滑化することで平滑ノイズ成分を生成し、ヒステリシスを有する比較器7aが平滑ノイズ成分のレベルと所定の比較電圧と比較して、平滑ノイズ成分のレベルの方が比較電圧より大きくなる期間をノイズ混入期間として検出して、ゲート信号GTを制御部8cと第2補間処理部8bに供給する。
The
記憶部6は、入力信号Sinaをバッファリングし所定の遅延時間TD遅延させた入力信号Sinbを出力する。 The storage unit 6 outputs the input signal Sinb obtained by buffering the input signal Sina and delaying the input signal Sina by a predetermined delay time TD.
第1,第2補間処理部8a,8bとセレクタ部9は、図3(a)に示した第1,第2補間処理部8a,8bとセレクタ部9と同じ機能を有している。
The first and second
制御部8cは、図3(a)に示した制御部8cと基本的に同じ機能を有している。ただし、入力信号Sinaを閾値THDと比較して、入力信号Sinaの振幅を判定する代わりに、フロントエンド部FEから出力される受信感度(C/N)を示す受信感度信号CNを入力し、その受信感度信号CNと所定の閾値THDとを比較する構成となっている。そして、制御部8cは、ゲート信号GTに基づいてノイズNzの混入を検知すると、受信感度信号CNが閾値THDより小さい場合には、入力信号Sinaの振幅が小さいと判定して第1補間処理部8aにゲートホールドによる補間処理を行わせ、受信感度信号CNが閾値THDより大きい場合には、入力信号Sinaの振幅が大きい判定して、第2補間処理部8bに補間処理を行わせる。
The control unit 8c has basically the same function as the control unit 8c shown in FIG. However, instead of comparing the input signal Sina with the threshold value THD and determining the amplitude of the input signal Sina, a reception sensitivity signal CN indicating the reception sensitivity (C / N) output from the front end unit FE is input, The reception sensitivity signal CN is compared with a predetermined threshold value THD. Then, when the control unit 8c detects the mixing of the noise Nz based on the gate signal GT, when the reception sensitivity signal CN is smaller than the threshold value THD, the control unit 8c determines that the amplitude of the input signal Sina is small, and the first interpolation processing unit When the reception sensitivity signal CN is larger than the threshold value THD, it is determined that the amplitude of the input signal Sina is large, and the second
そして、本実施例のノイズキャンセラ5は、図3(a)に示したノイズキャンセラ5と同様に、制御部8cがセレクタ部9の切替え制御と、第1,第2補間処理部8a,8bの切り替え制御を行うことで、ベースバンド信号である入力信号Sinaに混入したノイズNzを除去して、そのノイズ除去後の出力信号Soutを復調器等へ供給する。
In the noise canceller 5 of this embodiment, the control unit 8c controls the switching of the
本実施例のノイズキャンセラ5によれば、ベースバンド信号にノイズが混入していない場合には、そのベースバンド信号を出力信号Soutとして復調器等へ出力し、ノイズが混入した場合には、第1補間処理部8a又は第2補間処理部8bで生成される補間信号CA又はCBを出力信号Soutとして復調器等へ出力するので、ノイズを除去することができる。
According to the noise canceller 5 of the present embodiment, when noise is not mixed in the baseband signal, the baseband signal is output as an output signal Sout to a demodulator or the like. Since the interpolation signal CA or CB generated by the
更に、受信感度が閾値THDより小さいときには、振幅の小さなベースバンド信号に対する補間処理を第1補間処理部8aで行わせることで、高エネルギーのノイズ成分を内部発生することを防止し、受信感度が閾値THDより大きいときには、第1補間処理部8aから第2補間処理部8bに切り替えることで、上述の高エネルギーのノイズ成分が内部発生することを防止することができる。更に、長時間のノイズが混入した場合に、第2補間処理部8bにおいて、基本補間処理と適応補間処理を行うことで、記憶部6の記憶容量に限りがあったとしても、補間処理を行うことを可能にしている。
Further, when the reception sensitivity is smaller than the threshold value THD, the first
そして、記憶部6の記憶容量に限りがあったとしても、補間処理を行うことができるということは、記憶部6の記憶容量を増加させる必要がなくなり、また、記憶部6の記憶容量を減らすことができることとなり、簡素な構成のノイズキャンセラを提供することができ、更に、受信機の構成の簡素化にも寄与することができる。特に、簡素な構成とすることが可能であるため、車載型や携帯型の受信機等に適用して優れた効果をもたらすものである。 And even if the storage capacity of the storage unit 6 is limited, the fact that the interpolation process can be performed eliminates the need to increase the storage capacity of the storage unit 6 and reduces the storage capacity of the storage unit 6. Therefore, it is possible to provide a noise canceller with a simple configuration, and to contribute to simplification of the configuration of the receiver. In particular, since it is possible to have a simple configuration, the present invention is effective when applied to an in-vehicle type or a portable type receiver.
5…ノイズキャンセラ
6…記憶部
7…ノイズ期間検出部
8…補間部
5 ... Noise canceller 6 ...
Claims (4)
前記入力信号に混入しているノイズを検出するノイズ検出手段と、
前記ノイズ検出手段で検出された検出結果に基づいて補間期間を設定し、前記補間期間において前記入力信号を直線近似して補間信号を生成する補間手段と、を備え、
前記補間手段は、前記補間期間が前記遅延時間より長いとき、前記補間期間を、前記遅延時間よりも短い分割補間期間に分割し、各分割補間期間において、前記入力信号を直線近似して補間信号を生成すること、
を特徴とするノイズキャンセラ。A noise canceller that removes noise mixed in the input signal through a storage means that delays the input signal for a predetermined time, and outputs the noise.
Noise detection means for detecting noise mixed in the input signal;
An interpolation unit configured to set an interpolation period based on a detection result detected by the noise detection unit, and generate an interpolation signal by linearly approximating the input signal in the interpolation period;
When the interpolation period is longer than the delay time, the interpolation means divides the interpolation period into divided interpolation periods shorter than the delay time, and linearly approximates the input signal in each divided interpolation period to obtain an interpolation signal. Generating,
Noise canceller characterized by
前記入力信号に混入しているノイズを検出するノイズ検出手段と、
前記ノイズ検出手段の検出結果に基づいて補間期間を設定し、前記補間期間において前記入力信号をゲートホールド又は直線近似して補間信号を生成する補間手段と、を備え、
前記補間手段は、
前記入力信号の前記補間期間直前の信号成分のレベルが所定レベルより小さいときには、前記補間期間において前記補間期間直前の信号成分を前記ゲートホールドすることで補間信号を生成し、
前記補間期間直前の信号成分のレベルが前記所定レベルより大きく且つ前記補間期間が前記遅延時間内のときには、前記補間期間において、前記補間期間直前の信号成分とノイズの終了時点における信号成分との直線近似によって補間信号を生成し、
前記補間期間直前の信号成分のレベルが前記所定レベルより大きく且つ前記補間期間が前記遅延時間より長いときには、前記補間期間を、前記遅延時間よりも短い分割補間期間に分割し、各分割補間期間において、前記入力信号を直線近似して補間信号を生成すること、
を特徴とするノイズキャンセラ。A noise canceller that removes noise mixed in the input signal through a storage means that delays the input signal for a predetermined time, and outputs the noise.
Noise detection means for detecting noise mixed in the input signal;
Interpolation means for setting an interpolation period based on the detection result of the noise detection means, and generating an interpolation signal by gate holding or linear approximation of the input signal in the interpolation period,
The interpolation means includes
When the level of the signal component immediately before the interpolation period of the input signal is lower than a predetermined level, an interpolation signal is generated by holding the signal component immediately before the interpolation period in the interpolation period,
When the level of the signal component immediately before the interpolation period is greater than the predetermined level and the interpolation period is within the delay time, a straight line between the signal component immediately before the interpolation period and the signal component at the end of noise in the interpolation period. Generate an interpolated signal by approximation,
When the level of the signal component immediately before the interpolation period is greater than the predetermined level and the interpolation period is longer than the delay time, the interpolation period is divided into divided interpolation periods shorter than the delay time, and in each divided interpolation period, Generating an interpolation signal by linearly approximating the input signal,
Noise canceller characterized by
前記補間手段は、前記受信機で検出される受信感度信号に基づいて前記入力信号の前記補間期間直前の信号成分のレベルを判定すること、
を特徴とする請求項2に記載のノイズキャンセラ。The storage means and the noise detection means input a reception signal generated by a receiver as the input signal,
The interpolation means determines a level of a signal component immediately before the interpolation period of the input signal based on a reception sensitivity signal detected by the receiver;
The noise canceller according to claim 2.
前記入力信号に混入しているノイズを検出するノイズ検出工程と、
前記ノイズ検出工程で検出された検出結果に基づいて補間期間を設定し、前記補間期間において前記入力信号を直線近似して補間信号を生成する補間工程と、を備え、
前記補間工程では、前記補間期間が前記遅延時間より長いとき、前記補間期間を、前記遅延時間よりも短い分割補間期間に分割し、各分割補間期間において、前記入力信号を直線近似して補間信号を生成すること、
を特徴とするノイズ除去方法。A noise removal method for removing and outputting noise mixed in the input signal through a storage means for delaying the input signal for a predetermined time,
A noise detection step of detecting noise mixed in the input signal;
An interpolation period is set based on a detection result detected in the noise detection process, and an interpolation signal is generated by linearly approximating the input signal in the interpolation period,
In the interpolation step, when the interpolation period is longer than the delay time, the interpolation period is divided into divided interpolation periods shorter than the delay time, and in each divided interpolation period, the input signal is linearly approximated to obtain an interpolation signal. Generating,
The noise removal method characterized by this.
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