(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＭ受信信号を検波してメイン信号とサブ信号を出力する検波手段と、
前記メイン信号を２倍のレベルに増幅して出力する増幅手段と、
前記増幅手段からの出力信号と前記サブ信号を加算して加算信号を出力する加算手段と、
前記加算信号とメイン信号とを適応処理して、両信号に相関のないノイズを取り出す信号処理手段と、
前記サブ信号より前記ノイズを減算する減算手段と、
前記減算手段の出力とメイン信号とが入力されるマトリクス回路と、を含むことを特徴とするＦＭステレオ信号処理装置。
【請求項２】
前記信号処理手段は、前記メイン信号が入力される第１の適応フィルタと、前記加算信号から適応フィルタの出力を減算する減算器と、を含み、該減算器の減算出力に応じて上記適応フィルタは該減算出力の２乗平均誤差が最小となるように動作することを特徴とする請求項１に記載のＦＭステレオ信号処理装置。
【請求項３】
前記減算器と減算手段との間に、第２の適応フィルタを設け、該第２の適応フィルタにより上記減算器の出力の振幅と位相の同期をとることを特徴とする請求項２に記載のＦＭステレオ信号処理装置。
【請求項４】
前記減算手段の入力側に遅延器を挿入したことを特徴とする請求項３に記載のＦＭステレオ信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はＦＭステレオ信号処理装置に関し、特にＦＭステレオ受信時におけるＳＮ比を改善するための改良に係る。
【０００２】
【従来の技術】
図３に従来のＦＭステレオ復調回路の一例を示す。同図において、１はメイン信号（Ｌ＋Ｒ）抽出用ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、２はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、３はパイロット信号抽出用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、４は乗算器（ＭＩＸ）、５は副搬送波発生器、６はローパスフィルタ、７はマトリクス回路、８はＩＦレベル検出器である。
【０００３】
ＦＭ検波信号がＬＰＦ１、ＢＰＦ２，３に印加されると、ＬＰＦ１からはメイン信号Ｌ＋Ｒがマトリクス回路７の一方の入力に出力される。一方、ＢＰＦ３からはパイロット信号が抽出され、これに応答して副搬送波発生器５がサブキャリアをＭＩＸ４に出力し、ＢＰＦ２からの出力信号と乗算され、その出力をＬＰＦ６を介して取り出すことによりサブ信号Ｌ−Ｒを得て、マトリクス回路７の他方の入力に加えて、左右側信号Ｌ，Ｒを得る。
【０００４】
而して、副搬送波発生器５はＩＦレベル検出器８の出力により制御される。即ち、ＩＦレベル検出器８によりＩＦ信号のレベルが検出され、その検出されたＩＦレベルが中強電界に対応した値である時あるいはマルチパス非発生時には通常のステレオ受信を行うが、弱電界時又はマルチパス発生時には副搬送波発生器５をオフにして比較的マルチパスノイズ等の影響を受けないモノラル受信に切換えていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上述した従来の信号処理方式によると、弱電界時又はマルチパス発生時にはセパレーションが０ｄＢとなってしまうという問題が生じる。
【０００６】
本発明の目的はＦＭステレオ受信時におけるＳＮ比を改善し、弱電界時又はマルチパス発生時でのステレオ受信を可能とすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のＦＭステレオ信号処理装置は、ＦＭ受信信号を検波してメイン信号とサブ信号を出力する検波手段と、前記メイン信号を２倍のレベルに増幅して出力する増幅手段と、前記増幅手段からの出力信号と前記サブ信号を加算して加算信号を出力する加算手段と、前記加算信号とメイン信号とを適応処理して、両信号に相関のないノイズを取り出す信号処理手段と、前記サブ信号より前記ノイズを減算する減算手段と、前記減算手段の出力とメイン信号とが入力されるマトリクス回路と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
上述した本発明の装置において、前記信号処理手段は、前記メイン信号が入力される第１の適応フィルタと、前記加算信号から適応フィルタの出力を減算する減算器と、を含み、該減算器の減算出力に応じて上記適応フィルタは該減算出力の２乗平均誤差が最小となるように動作するように構成してもよい。
【０００９】
また前記本発明の装置において、前記減算器と減算手段との間に、第２の適応フィルタを設け、該第２の適応フィルタにより上記減算器の出力の振幅と位相の同期をとるように構成してもよい。
この場合、前記減算手段の入力側に遅延器を挿入してもよい。
【００１０】
【作用】
本発明の装置において、ＦＭ検波後のメイン信号（Ｌ＋Ｒ）とサブ信号（Ｌ−Ｒ）が加算され、その加算信号とメイン信号とが適応処理されることにより、両信号に相関のないノイズ又はマルチパスノイズが取り出される。このノイズ又はマルチパスノイズがサブ信号より減算され、ステレオ受信時のＳＮ比が改善され、またマルチパスノイズが軽減される。
【００１１】
【実施例】
以下図面に示す本発明の実施例を説明する。
図１は本発明によるＦＭステレオ信号処理装置の一実施例を示す。同図において、９は増幅器、１０は加算器で、これらにより前記加算手段が構成される。１１は減算器、１２は適応フィルタで、これらにより前記信号処理手段を構成する。１３は減算器で、前記減算手段に相当し、１４はマトリクス回路である。適応フィルタ１２は減算器１１の出力で制御されている。
【００１２】
次に上述した構成の実施例の一動作例としてＦＭ検波後、メイン信号（Ｌ＋Ｒ）及びサブ信号（Ｌ−Ｒ）を得てサブ信号に雑音が含まれている場合について説明する。ここで、Ｌ＋Ｒ、Ｌ−Ｒ信号は次のように書き換えることができる。
【数１】
Ｌ＋Ｒ＝Ｌ’＋Ｒ’＋Ｃ                                    （１）
Ｌ−Ｒ＝Ｌ’−Ｒ’＋Ｎ                                    （２）
（Ｌ’：Ｌ信号より、中央定位信号を取り除いた信号、Ｒ’：Ｒ信号より、中央定位信号を取り除いた信号、Ｃ：中央定位信号、Ｎ：雑音）
【００１３】
まず、メイン信号を増幅器９に入力してその振幅を２倍し、増幅器９の出力２（Ｌ＋Ｒ）とサブ信号（Ｌ−Ｒ）を加算器１０により加算する。
【数２】
２（Ｌ＋Ｒ）＋（Ｌ−Ｒ）＝３Ｌ’＋Ｒ’＋２Ｃ＋Ｎ          （３）
加算器１０の出力とメイン信号とは適応フィルタ１２及び減算器１１で適応処理することにより、両信号に相関のない信号、即ち雑音Ｎを取り出す。その過程について以下説明を行う。減算器１１の出力をＳoutとすると、
【数３】
Ｓout＝（３Ｌ’＋Ｒ’＋２Ｃ＋Ｎ）−（Ｌ”＋Ｒ”＋Ｃ’）    （４）
そして、（４）式の自乗平均誤差Ｅ［Ｓout2］は次式となる。Ｌ”＋Ｒ”＋Ｃ’は適応フィルタ１２の出力である。
【００１４】
【数４】
0003672948.tif 000002
ここで、Ｌ’，Ｒ’，Ｃ，Ｎに相関がないものとすると、（５）式の右辺第２項は０になり、（６）式が求められる。
【数５】
0003672948.tif 000003
【００１５】
ここで、Ｅ［Ｎ2］は適応フィルタ１２のフィルタ係数には依存しないため、適応フィルタ１２がＥ［Ｓout2］を最小にすることは、（６）式の右辺第２項を最小にすることになる。したがって、（６）式は（７）式で表わされる。
【数６】
Ｅ［Ｓout2］≒Ｅ［Ｎ2］                    （７）
【００１６】
（７）式から、この適応処理により、減算器１１の出力として（３Ｌ’＋Ｒ’＋２Ｃ＋Ｎ）から（３Ｌ’＋Ｒ’＋２Ｃ）を削除した雑音Ｎが得られることがわかる。
減算器１３によりサブ信号Ｌ−ＲからＮを減算し、雑音の除去されたサブ信号Ｌ’−Ｒ’を得る。
【数７】
（Ｌ−Ｒ）−Ｎ＝Ｌ’−Ｒ’                （８）
減算器１３の出力Ｌ’−Ｒ’をマトリクス回路１４へ入力し、メイン信号Ｌ＋Ｒ＝Ｌ’＋Ｒ’＋Ｃと共に処理される。以上の過程によりＳ／Ｎを改善したＬ，Ｒ信号（Ｌ＝Ｌ’＋Ｃ／２，Ｒ＝Ｒ’＋Ｃ／２）を得ることができる。
【００１７】
また、他の実施例を図２に示す。この実施例では、減算器１１の出力Ｎを、更に適応フィルタ１５を用いて振幅と位相の同期をとり、減算器１７によりサブ信号Ｌ−Ｒから雑音Ｎを減算する。この処理の際、遅延器１６を減算器１７の入力側に挿入し、同期動作を安定させる。
なお、適応フィルタとしては、ＬＭＳ法以外にも学習同定法、ＲＬＳ法など他のアルゴリズムによりなるものを用いても本方式を実現することも可能である。
【００１８】
次にＦＭ検波後のメイン信号（Ｌ＋Ｒ）及びサブ信号（Ｌ−Ｒ）に夫々マルチパスノイズが含まれている場合の信号処理動作について説明する。
マルチパス妨害下でのＬ＋Ｒ，Ｌ−Ｒ信号は次のように書き換えることができる。
【数８】
Ｌ＋Ｒ＝Ｌ’＋Ｒ’＋ＮM＋Ｃ                                  （９）
Ｌ−Ｒ＝Ｌ’−Ｒ’＋ＮS                                    （１０）
（Ｌ’：Ｌ信号より、中央定位信号を取り除いた信号、Ｒ’：Ｒ信号より、中央定位信号を取り除いた信号、Ｃ：中央定位信号、ＮM：メイン信号に付加されたマルチパスノイズ，ＮS：サブ信号に付加されたマルチパスノイズ）
【００１９】
まず、メイン信号を増幅器９に入力してその振幅を２倍し、増幅器９の出力とサブ信号を加算器１０により加算する。
【数９】
２（Ｌ＋Ｒ）＋（Ｌ−Ｒ）＝３Ｌ’＋Ｒ’＋２Ｃ＋２ＮM＋ＮS    （１１）
加算器１０の出力とメイン信号とを適応処理することにより、サブ信号上に付加されたマルチパスノイズＮSを取り出す。その過程について以下説明を行う。
減算器１１の出力をＳoutとすると、
【数１０】
0003672948.tif 000004
そして、（１２）式の自乗平均誤差Ｅ［Ｓout2］は次式となる。
【００２０】
【数１１】
0003672948.tif 000005
ここで、Ｌ’，Ｒ’，Ｃ，ＮM，ＮSに相関がないものとすると、（１３）式の右辺第２項は０になり、（１４）式が求められる。
【数１２】
0003672948.tif 000006
【００２１】
ここで、Ｅ［ＮS2］は適応フィルタ１２のフィルタ係数には依存しないため、適応フィルタ１２がＥ［Ｓout2］を最小にすることは、（１４）式の右辺第２項を最小にすることになる。したがって、（１４）式は（１５）式で表わされる。
【数１３】
Ｅ［Ｓout2］≒Ｅ［ＮS2］                                    （１５）
【００２２】
（１５）式から、この適応処理により、加算器１０の出力（３Ｌ’＋Ｒ’＋２Ｃ＋２ＮM＋ＮS）から（３Ｌ’＋Ｒ’＋２Ｃ＋２ＮM）を削除した雑音ＮSが得られることがわかる。
減算器１３によりＬ−Ｒ信号からＮSを減算する。
【数１４】
（Ｌ−Ｒ）−ＮS＝Ｌ’−Ｒ’            （１６）
減算器１３の出力をマトリクス回路１４へ入力する。以上の過程によりサブ信号上のマルチパスノイズを削減したＬ，Ｒ信号を得ることができる。
【００２３】
適応フィルタ１２は、例えば、図４に示すようにＦＩＲフィルタ１２ａ及びＣＰＵ１２ｂから成る。ＦＩＲフィルタ１２ａとしては、例えば、図５に示すように所定段数のシフトレジスタＳＲ、係数乗算器ＭＬ、加算器ＡＤから成る。
適応フィルタ１２としてのＦＩＲフィルタ１２ａ、ＣＰＵ１２ｂには参照信号（Ｌ”＋Ｒ”＋Ｃ’）が入力され、そのフィルタ出力が減算器１１に送られて希望信号（３Ｌ’＋３Ｒ’＋２Ｃ＋Ｎ）から減算されエラー信号を得る。適応フィルタ１２は所定のアルゴリズムに従ってフィルタ出力が希望信号に近づくように、即ち、エラー信号（Ｓout）の２乗平均誤差が最小となるようにフィルタ係数を更新するもので、上記アルゴリズムとしてはＬＭＳ法、学習同定法、ＰＬＳ法など多数の方法がある。具体的には、例えば、ＣＰＵ１２ｂが参照信号とエラー信号とに基づいて前記アルゴリズムに従い前記エラー係数の２乗平均誤差を最小とするようにＦＩＲフィルタ１２ａの係数乗算器ＭＬの各係数ａ-5〜ａ6を定める。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ＦＭステレオ信号の処理に際し、サブ信号Ｌ−Ｒに付加されているノイズ、マルチパスノイズを除去することにより、弱電界でのステレオ受信が可能になり、またステレオ受信でのマルチパスノイズを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明の他の実施例を示すブロック図である。
【図３】従来のＦＭステレオ復調回路の一例を示すブロック図である。
【図４】適応フィルタの一構成例を示すブロック図である。
【図５】ＦＩＲフィルタの一構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  ＬＰＦ（１５kHz）
２  ＢＰＦ（３８±１５kHz）
３  ＢＰＦ（１９kHz）
４  ＭＩＸ
５  副搬送波発生器
６  ＬＰＦ（１５kHz）
７  マトリクス回路
８  ＩＦレベル検出器
９  増幅器
１０  加算器
１１  減算器
１２  適応フィルタ
１３  減算器
１４  マトリクス回路
１５  適応フィルタ
１６  減算器
１７  遅延器
【図１】
0003672948.tif 000007
【図２】
0003672948.tif 000008
【図３】
0003672948.tif 000009
【図４】
0003672948.tif 000010
【図５】
0003672948.tif 000011