(57)【要約】【課題】従来の擬似ステレオ信号はモノラル信号に比べてステレオ感が得られるものの、ステレオから擬似ステレオに切り替える際に違和感が残るという問題があった。【解決手段】本発明のＦＭステレオ受信装置は、モノラル信号を周波数分解し、各周波数のＩレベル及びＱレベルを算出する第１フーリエ変換回路と、ステレオ信号を周波数分解し、各周波数のＩレベル及びＱレベルを算出する第２フーリエ変換回路と、モノラル信号のＩレベル及びＱレベルと、ステレオ信号のＩレベル及びＱレベルとから、ステレオ信号の各周波数ごとのＩレベル及びＱレベルに対する重み係数を設定する重み係数設定回路と、重み係数から、ステレオ信号の各周波数のＩレベル及びＱレベルに対する重み付け値を設定する重み付け値設定回路と、重み付け値を時間領域の信号に変換して擬似ステレオ信号を生成する逆フーリエ変換回路と、を有することを特徴とする。【選択図】図５
2010245883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モノラル信号を周波数分解し、各周波数のＩレベル及びＱレベルを算出する第１フーリエ変換回路と、
ステレオ信号を周波数分解し、各周波数のＩレベル及びＱレベルを算出する第２フーリエ変換回路と、
前記モノラル信号のＩレベル及びＱレベルと、前記ステレオ信号のＩレベル及びＱレベルとから、ステレオ信号の各周波数のＩレベル及びＱレベルに対する重み係数を設定する重み係数設定回路と、
前記重み係数から、ステレオ信号の各周波数のＩレベル及びＱレベルに対する重み付け値を設定する重み付け値設定回路と、
前記重み付け値を時間領域の信号に変換して擬似ステレオ信号を生成する逆フーリエ変換回路と、
を有することを特徴とするＦＭステレオ受信装置。
【請求項２】
受信状態によってステレオ信号と、前記擬似ステレオ信号とを切り替える受信状態センシング回路をさらに有する、請求項１に記載のＦＭステレオ受信装置。
【請求項３】
フーリエ変換によってモノラル信号を周波数分解し、各周波数のＩレベル及びＱレベルを算出するステップと、
フーリエ変換によってステレオ信号を周波数分解し、各周波数のＩレベル及びＱレベルを算出するステップと、
前記モノラル信号のＩレベル及びＱレベルと、前記ステレオ信号のＩレベル及びＱレベルとから、ステレオ信号の各周波数のＩレベル及びＱレベルに対する重み係数を設定するステップと、
前記重み係数から、ステレオ信号の各周波数のＩレベル及びＱレベルに対する重み付け値を設定するステップと、
逆フーリエ変換によって前記重み付け値を時間領域の信号に変換して擬似ステレオ信号を生成するステップと、
を有することを特徴とするＦＭステレオ信号処理方法。
【請求項４】
受信状態によってステレオ信号と、前記擬似ステレオ信号とを切り替えるステップをさらに有する、請求項３に記載のＦＭステレオ信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＦＭステレオ受信装置及びＦＭステレオ信号処理方法に関し、特に弱電界やマルチパスノイズに対応したＦＭステレオ受信装置及びＦＭステレオ信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＭステレオ放送を受信する際、電界が弱い場合や、建造物等に反射された複数の電波を同時に受信する際に発生するノイズ（マルチパスノイズ）が入る場合に、受信特性が劣化する。この問題点について図１を用いて説明する。図１に、AM−FM方式の主搬送波の変調周波数のスペクトラムを示す。図１には、0〜15 kHzの和信号（Ｌ＋Ｒ）、23〜53 kHzの差信号（Ｌ−Ｒ）と共にノイズレベルを示している。ノイズレベルは高周波数領域で高くなる傾向があるため、弱電界時やマルチパスノイズが存在する場合には、ステレオ信号をモノラル信号（Ｌ＋Ｒ）に切り替える方法が知られている。具体的には、受信電界強度及びマルチパスノイズレベルを監視し、弱電界時にはステレオからモノラルに切り替え、または電界強度が十分でもマルチパスノイズが大きい場合にはステレオからモノラルに切り替えるようにしている。
【０００３】
しかし、この場合には、受信電界強度あるいはマルチパスノイズレベルが変動すると、音の広がりのあるステレオになったり、音の広がりのないモノラルになったりして、ユーザに違和感を与えることになる。
【０００４】
そこで、弱電界時やマルチパスノイズが存在する場合には、モノラル信号から擬似ステレオ信号を生成して、聴覚上の違和感を軽減する方法が知られている（例えば、特許文献１）。図２に擬似ステレオ信号を利用した従来のＦＭステレオ受信機のブロック図を示す。従来のＦＭステレオ受信機は、アンテナ１１１、フロントエンド１１２、中問周波増幅機１１３、FM検波器１１４、FM検波出力に含まれるパルス性ノイズを除去する雑音除去回路１１５、雑音除去回路から出力されるステレオ複合信号SCMPが入力されてＬ、Ｒ両チャンネルのステレオ信号SL，SRをそれぞれ出力するステレオ復調回路１１６、受信電界強度に応じてステレオセパレーションの度合をコントロールするセパレーションコントロール部１１７を備えている。
【０００５】
さらに、従来のＦＭステレオ受信機は、擬似ステレオ回路１１８を備えており、擬似ステレオ回路１１８は、ステレオ複合信号SCMPが入力されて擬似ステレオ信号SL′，SR′を出力すると共に、所定の受信電界強度以下になると、受信電界強度が小となるにつれて擬似ステレオ効果を一定レベルまで減少させる。さらに、従来のＦＭステレオ受信機は、切替回路１１９、中間周波増幅器１１３に接続され、受信電界強度を出力するレベルメータ（レベル検出回路）１２０、マルチパスノイズ検出回路１２１、ＯＲ回路１２２を備えている。
【０００６】
第３図は従来の擬似ステレオ回路１１８のブロック図であり、くしば型フィルタ１１８ａと、くしば型フィルタ出力と入力信号との差分を出力する差動回路１１８ｂとを有し、ステレオ複合信号（Ｌ＋Ｒ）が入力されると、くしば型フィルタ１１８ａの出力をＬ−チャンネル（Lch）の擬似ステレオ信号SL′とし、差動回路１１８ｂの出力をＲ−チャンネル（Rch）の擬似ステレオ信号SR′とするものである。このような擬似ステレオ回路を用いることにより、弱電界時及びマルチパスノイズ発生時のノイズ低減のために、ステレオ信号から擬似ステレオ信号に切り替えると、モノラル信号に切り替える場合に比べてステレオ感が得られるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公平７−２８２７０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のＦＭステレオ受信機には以下のような問題点があった。第１に、擬似ステレオ信号を作るためのフィルタ特性は、実際のステレオ放送信号とは無関係であり、忠実性に欠けるという問題があった。第２に、擬似ステレオ信号を作るためのフィルタ特性は、固定であり、種々の信号に対応できないという問題があった。第３に、モノラル信号に比べてステレオ感が得られるものの、ステレオから擬似ステレオに切り替える際に違和感が残るという問題があった。
そこで、本発明では実際のステレオ放送信号と同等の特性を有する擬似ステレオ信号を生成し、ステレオ信号から切り替える際の違和感を低減したＦＭステレオ受信装置及びＦＭステレオ信号処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のＦＭステレオ受信装置は、モノラル信号を周波数分解し、各周波数のＩレベル及びＱレベルを算出する第１フーリエ変換回路と、ステレオ信号を周波数分解し、各周波数のＩレベル及びＱレベルを算出する第２フーリエ変換回路と、モノラル信号のＩレベル及びＱレベルと、ステレオ信号のＩレベル及びＱレベルとから、ステレオ信号の各周波数のＩレベル及びＱレベルに対する重み係数を設定する重み係数設定回路と、重み係数から、ステレオ信号の各周波数のＩレベル及びＱレベルに対する重み付け値を設定する重み付け値設定回路と、重み付け値を時間領域の信号に変換して擬似ステレオ信号を生成する逆フーリエ変換回路と、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のＦＭステレオ信号処理方法は、フーリエ変換によってモノラル信号を周波数分解し、各周波数のＩレベル及びＱレベルを算出するステップと、フーリエ変換によってステレオ信号を周波数分解し、各周波数のＩレベル及びＱレベルを算出するステップと、モノラル信号のＩレベル及びＱレベルと、ステレオ信号のＩレベル及びＱレベルとから、ステレオ信号の各周波数のＩレベル及びＱレベルに対する重み係数を設定するステップと、重み係数から、ステレオ信号の各周波数のＩレベル及びＱレベルに対する重み付け値を設定するステップと、逆フーリエ変換によって重み付け値を時間領域の信号に変換して擬似ステレオ信号を生成するステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のＦＭステレオ受信装置及びＦＭステレオ信号処理方法を用いることにより、弱電界時及びマルチパスノイズ発生時において、ステレオ信号から擬似ステレオ信号に切り替える際に、実際のステレオ放送に近い擬似ステレオ信号に切り替えることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ＦＭ変調の受信特性を示す図である。
【図２】従来のＦＭステレオ受信機のブロック図である。
【図３】従来の擬似ステレオ回路のブロック図である。
【図４】本発明のＦＭステレオ受信機のブロック図である。
【図５】本発明の擬似ステレオ回路の概略構成を示す図である。
【図６】従来技術による処理前後の信号波形である。
【図７】本発明による擬似ステレオ信号の波形である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下図面を参照して、本発明に係るＦＭステレオ受信装置及びＦＭステレオ信号処理方法について説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【００１４】
本発明のＦＭステレオ受信機の構成について図面を用いて説明する。図４は、本発明のＦＭステレオ受信機の構成を示すブロック図である。本発明のＦＭステレオ受信機１００は、アンテナ１と、受信したRF信号をIF信号に変換した後、FM検波を行うRF/IF/DET回路２と、ステレオ信号のＬとＲの差である差信号（Ｌ−Ｒ）を検出する差信号検出回路３と、ステレオ信号のＬとＲの和である和信号（Ｌ＋Ｒ）を検出する和信号検出回路４と、マルチプレクサ５とを備えている。本発明のＦＭステレオ受信機１００は、さらに、和信号検出回路４の出力信号である和信号（Ｌ＋Ｒ）と、マルチプレクサ５の出力信号であるＬチャンネル及びＲチャンネルの信号が入力される擬似ステレオ信号発生部６と、マルチプレクサ５の出力信号であるＬチャンネル及びＲチャンネルの信号が入力される遅延器１２とを備えている。さらに、本発明のＦＭステレオ受信機１００は、受信状態を検知する受信状態センシング回路１４と、遅延器１２の出力信号と擬似ステレオ信号発生部６の出力信号とが入力され、さらに受信状態センシング回路１４によって制御される切替回路１３とを備えている。
【００１５】
擬似ステレオ信号発生部６は、和信号が入力される第１フーリエ変換回路７と、Ｌチャンネル及びＲチャンネルの信号が入力される第２フーリエ変換回路８とを備えている。擬似ステレオ信号発生部６は、後述する重み係数を算出する重み係数設定回路９と、第１フーリエ変換回路７の出力であるモノラルＦＦＴ出力と重み係数とから重み付け値を算出する重み付け値算出回路１０と、重み付け値算出回路１０の出力から擬似ステレオ信号を生成する逆フーリエ変換回路１１とを備えている。
【００１６】
次に、本発明のＦＭステレオ受信機を用いた信号処理方法について説明する。ここでは、従来技術との相違点である擬似ステレオ信号の生成方法を中心に説明する。擬似ステレオ信号の生成方法について簡単に説明すると、図５に示すように、まず、モノラル信号であるステレオ複合信号（Ｌ＋Ｒ）を第１フーリエ変換回路７で周波数分解して各周波数のＩレベル（実部）とＱレベル（虚部）とを求める。次に、通常のマルチプレクサ５を用いてＬ／Ｒ信号を生成した後、これを第２フーリエ変換回路８で周波数分解して各周波数のＩレベル及びＱレベルを求め、重み係数設定回路９を用いて重み係数を算出する。この重み係数を用いて、ステレオ複合信号（Ｌ＋Ｒ）から求めたＩレベルとＱレベルの重み付け値を設定し、逆フーリエ変換回路１１で時間領域の信号に戻して擬似ステレオ信号を求める。
【００１７】
次に、本発明のＦＭステレオ受信機を用いた信号処理方法について詳細に説明する。ここでは、擬似ステレオ信号の生成方法を中心に説明する。
まず、和信号検出回路４の出力信号であるモノラル信号（Ｌ＋Ｒ）を第１フーリエ変換回路７で周波数分解し、各周波数のＩレベル（実部）及びＱレベル（虚部）を求めると、以下のように求められる。
(L+R)  Iレベル  f1ILL+R, f2ILL+R, …, fnILL+R
Qレベル  f1QLL+R, f2QLL+R, …, fnQLL+R
【００１８】
次に、マルチプレクサ５の出力であるステレオ信号（Lch、Rch）を、第２フーリエ変換回路８を用いて周波数分解し、各周波数のＩレベル（実部）及びＱレベル（虚部）を求めると、以下のように求められる。
(Lch)  Iレベル  f1ILL, f2ILL, …, fnILL
Qレベル  f1QLL, f2QLL, …, fnQLL
(Rch)  Iレベル  f1ILR, f2ILR, …, fnILR
Qレベル  f1QLR, f2QLR, …, fnQLR
【００１９】
次に、上記のＩレベル及びＱレベルから、重み係数設定回路９を用いて、Lch、Rchの各周波数のＩレベル及びＱレベルに対する重み係数を算出すると以下のようになる。
(Lch)  Iレベル  KLf1(I), KLf2(I), …, KLfn(I)
Qレベル  KLf1(Q), KLf2(Q), …, KLfn(Q)
(Rch)  Iレベル  KRf1(I), KRf2(I), …, KRfn(I)
Qレベル  KRf1(Q), KRf2(Q), …, KRfn(Q)
【００２０】
ここで、重み係数の設定方法について説明すると、和信号検出回路４の出力であるL+RのレベルをLL+R、マルチプレクサ５の出力であるLchのレベルをLL、RchのレベルをLRとすると、重み係数は以下の式によって算出される。
KL= LL+R × LL / (LL + LR)      (1)
KR= LL+R × LR / (LL + LR)      (2)
【００２１】
上記のようにして求めた重み係数から、Lch、Rchの各周波数のＩレベル及びＱレベルに対する重み付け値を重み付け値設定回路１０を用いて設定すると以下のようになる。
(Lch)  Iレベル   KLf1(I)f1ILL, KLf2(I)f2ILL, …, KLfn(I)fnILL
Qレベル   KLf1(Q)f1ILL, KLf2(Q)f2ILL, …, KLfn(Q)fnILL
(Rch)  Iレベル   KRf1(I)f1ILR, KRf2(I)f2ILR, …, KRfn(I)fnILR
Qレベル   KRf1(Q)f1ILR, KRf2(Q)f2ILR, …, KRfn(Q)fnILR
【００２２】
上記のようにして設定した重み付け値を、逆フーリエ変換回路１１を用いて時間領域の信号である擬似ステレオ信号（Lch、Rch）に戻す。以上のようにして、擬似ステレオ信号を生成することができる。
【００２３】
次に通常のステレオ信号と上記の擬似ステレオ信号との切替方法について説明する。図４のマルチプレクサ５の出力信号であるステレオ信号は遅延器１２に入力される。これは、擬似ステレオ信号が擬似ステレオ信号発生部６において生成される際に一定の時間を要するので、通常のステレオ信号と擬似ステレオ信号との同期を取るためである。擬似ステレオ信号及び遅延器１２を通った通常のステレオ信号は切替回路１３で切り替えられる。この切り替えは、受信状態センシング回路１４によって検出された受信状態によって可変となっている。具体的には受信状態センシング回路１４は受信状態検出出力値Ａを出力し、切替回路１４を制御する。例えば受信状態が悪い場合はA=0として、通常のステレオ信号を出力せずに、擬似ステレオ信号のみを出力する。一方、受信状態が良好な場合はA=1として、通常のステレオ信号のみを出力し、擬似ステレオ信号は出力しない。さらに、これらの中間の受信状態の場合はA=0.5として、通常のステレオ信号と擬似ステレオ信号とを混合した信号を出力する。このように受信状態に応じてステレオ信号と擬似ステレオ信号とを切り替えることで、受信状態が変動した場合においてもステレオ信号と擬似ステレオ信号との切替に伴う違和感を軽減することができる。
【００２４】
次に、本発明によるＦＭステレオ受信機を用いた場合の出力信号波形について説明する。図６は、従来技術によるノイズ対応処理前後の信号波形の一例を示す。２列に並んだグラフの左側の波形がRchを示し、右側の波形がLchを示す。まず、ノイズが発生していない場合の信号波形を図６（ａ）、（ｂ）に示す。ノイズが発生していて、処理を行なわない場合には図６（ｃ）、（ｄ）のように、信号波形が乱れる。これに対し、モノラル化を行なう場合には、図１に示すようにノイズの影響を受けないので、図６（ｅ）、（ｆ）に示すように波形は正常であるが、ステレオ信号ではなくなる。
【００２５】
また、図３に示すような従来技術によって擬似ステレオ化を行なった場合には、図６（ｇ）、（ｈ）に示すように波形は正常となるが、特定の周波数によっては片方のチャネルからしか信号が発生しない。これは、図６（ｉ）に示すように、RchとLchの振幅は相補的な関係にあり、特定の周波数ｆ１においては、Rchの振幅が極大となり、Lchの振幅が極小となるためである。
【００２６】
これに対して、本発明による擬似ステレオ信号の波形を図７に示す。図７（ａ）、（ｂ）に示すように本発明によれば、Lch及びRchの信号から重み係数を算出して擬似ステレオ信号を生成しているため、元のステレオ信号の波形に近い信号波形を得ることができる。
【符号の説明】
【００２７】
１    アンテナ
２    RF/IF/DET回路
３    差信号検出回路
４    和信号検出回路
５    マルチプレクサ
６    擬似ステレオ信号発生部
７    第１フーリエ変換回路
８    第２フーリエ変換回路
９    重み係数設定回路
１０    重み付け値設定回路
１１    逆フーリエ変換回路
１２    遅延器
１３    切替回路
１４    受信状態センシング回路
【図１】
2010245883.tif 000003
【図２】
2010245883.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010245883.tif 000006
【図５】
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【図６】
2010245883.tif 000008
【図７】
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