(57)【要約】本発明によれば、入力信号から少なくとも部分的に干渉信号を除去する干渉除去ユニット（１１）が提供される。干渉除去ユニット（１１）は、入力信号における干渉信号の位相を検出する干渉信号検出器（２１）と、干渉信号検出器（２１）によって検出された干渉信号の位相に応じてキャンセル信号を生成する信号生成器（３３）と、入力信号から少なくとも部分的に干渉信号をキャンセルした出力信号を生成するために入力信号とキャンセル信号とを重ね合わせる信号コンバイナ（２５）とを備える。【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号から少なくとも部分的に干渉信号を除去する干渉除去ユニットであって、
前記入力信号における干渉信号の位相を検出する干渉信号検出器と、
前記干渉信号検出器によって検出された前記干渉信号の該位相に応じてキャンセル信号を生成する信号生成器と、
前記入力信号から少なくとも部分的に前記干渉信号をキャンセルした出力信号を生成するために前記入力信号と前記キャンセル信号とを重ね合わせる信号コンバイナと、
該出力信号から前記干渉信号を形成する信号を選択的に除去するために、前記入力信号または前記入力信号に応じて生成される信号をフィルタリングすることによって第１の推定信号を形成する所望信号推定器と、
前記入力信号から前記第１の推定信号をキャンセルすることによって第２の推定信号を形成する干渉信号推定器とを備え、
前記干渉信号検出器は、前記第２の推定信号における前記干渉信号の位相を検出することによって、前記入力信号における前記干渉信号の位相を検出するように構成されている干渉除去ユニット。
【請求項２】
前記所望信号推定器は、前記出力信号の振幅の推定値を形成し、前記推定値に応じた振幅を有する前記第１の推定信号を形成するように構成された、請求項１に記載の干渉除去ユニット。
【請求項３】
前記所望信号推定器は、前記出力信号の推定された該振幅に等しい振幅を有する前記第１の推定信号を形成するように構成された、請求項２に記載の干渉除去ユニット。
【請求項４】
前記干渉信号検出器は、前記入力信号における前記干渉信号の周波数を検出することができる、請求項１から請求項３の何れかに記載の干渉除去ユニット。
【請求項５】
前記干渉信号検出器は、前記第２の推定信号における前記干渉信号の周波数を検出することによって、前記入力信号における前記干渉信号の周波数を検出するように構成された、請求項１から請求項４の何れかに記載の干渉除去ユニット。
【請求項６】
前記信号推定器は、前記干渉信号を形成する信号を選択的に除去するために前記入力信号または前記入力信号に応じて生成される信号をフィルタリングするためのフィルタを備え、
前記フィルタは、前記干渉信号検出器によって検出された該周波数で選択的に信号をフィルタリングするように構成された調節可能なノッチフィルタである、請求項１から請求項５の何れか記載の干渉除去ユニット。
【請求項７】
前記信号生成器は、前記干渉信号検出器によって検出された該周波数で前記キャンセル信号を生成するように構成された、請求項４から請求項６の何れかに記載の干渉除去ユニット。
【請求項８】
前記干渉信号検出器は、前記入力信号における前記干渉信号の振幅を検出することができる、請求項１から請求項７の何れかに記載の干渉除去ユニット。
【請求項９】
前記干渉信号検出器は、前記第２の推定信号における前記干渉信号の振幅を検出することによって、前記入力信号における前記干渉信号の振幅を検出するように構成された、請求項８に記載の干渉除去ユニット。
【請求項１０】
前記信号生成器は、前記干渉信号検出器によって検出された該振幅に応じた相対的強度で、前記入力信号と前記キャンセル信号とを重ね合わせるように構成される、請求項８または請求項９に記載の干渉除去ユニット。
【請求項１１】
前記入力信号は周波数変調信号を含む、請求項１から請求項１０の何れかに記載の干渉除去ユニット。
【請求項１２】
前記干渉除去ユニットは、前記入力信号の変調インデックスが所定の閾値より下にある状態において、前記出力信号の振幅の該推定値を一定に維持するように構成した、請求項２、または請求項２に従属した請求項３から請求項１１の何れか、に記載の干渉除去ユニット。
【請求項１３】
前記干渉除去ユニットは、前記入力信号の変調インデックスが所定の閾値より下にある状態において、前記入力信号と前記キャンセル信号とを重ね合わせる際の相対的強度をある定数で維持する、請求項１１に直接的に記載の、または請求項１０に間接的に記載の、または請求項１２に記載の干渉除去ユニット。
【請求項１４】
前記干渉信号は狭帯域の干渉信号である、請求項１から請求項１３の何れかに記載の干渉除去ユニット。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４の何れかに記載の干渉除去ユニットを備えた信号受信器。
【請求項１６】
前記信号受信器は、
前記出力信号における所望の搬送波を検出する搬送波検出器と、
前記出力信号における所望の搬送波が検出されない場合に、前記入力信号の変調インデックスが所定の閾値よりも低くなるように構成された干渉除去ユニットと、
を備える、請求項１２または請求項１３に記載の干渉除去ユニットを有する信号受信器。
【請求項１７】
入力信号から少なくとも一部の干渉信号を除去する干渉除去ユニットの動作方法であって、
前記入力信号における干渉信号の位相を検出するステップと、
該ステップによって検出された前記位相に応じてキャンセル信号を生成するステップと、
前記入力信号から少なくとも部分的に前記干渉信号をキャンセルした出力信号を生成するために、前記入力信号と前記キャンセル信号とを重ね合わせるステップと、
該出力信号から前記干渉信号を形成する信号を選択的に除去するために、前記入力信号または前記入力信号に応じて生成される信号をフィルタリングすることによって第１の推定信号を形成するステップと、
前記入力信号から前記第１の推定信号をキャンセルすることによって第２の推定信号を形成するステップとを含み、
前記入力信号における干渉信号の位相を検出するステップは、前記第２の推定信号における干渉信号の位相を検出するステップを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所望の周波数変調信号を含む信号から、不要な干渉（特に狭帯域干渉）の除去に関する。本発明による回路の応用の一例は、受信した無線信号からの干渉トーンの除去である。
【背景技術】
【０００２】
周波数変調（ＦＭ）無線受信機は、干渉をうけやすい。現代の周波数変調無線受信機は、範囲を最大にするために、非常に敏感にできている。例えば、放送無線受信機と携帯電話のような機器で使われるタイプの商業周波数変調受信機は、およそ−１０７ｄＢｍの感度を有することができる。そのような受信機は、比較的弱い干渉にさえ影響を受けやすい。
【０００３】
一つのコンパクトな筐体を有する装置に、複数の他の機能とＦＭ受信機を組み合わせる動向がある。放送無線受信機とハードディスク装置とを含む携帯用の音楽プレーヤー、及び短距離のラジオトランシーバとカメラとを含む携帯電話がその例である。このような装置において、多くの構成要素が少ない容積に詰め込まれるという事実は、これらコンポーネント間で干渉がおこる可能性がかなりあることを意味する。このような装置における無線受信機の性能は、装置中の他の構成要素からの干渉によって、かなり低下しうる。装置内のクロックの高調波はある種の干渉源となり、電磁結合により装置の他のコンポーネントにリークすることがある。
【０００４】
この状況における干渉する信号（干渉信号）は、一般に反復的な（周期的な）形を有する。このような周期的干渉信号は複数の高調波を持つが、チャネル帯域幅対搬送波周波数の比が比較的小さいために、単一の高調波だけが所定の周波数変調チャネルにあることが一般的である。受信機が所望のチャンネルを選ぶために適用する典型的なフィルタリングの後、このような高調波はシヌソイド（トーン）として現れる。特に受信機と干渉源が異なる参照クロックを使うならば、このようなトーン（周波数変調受信機によって観察される）の周波数と位相は時間とともにゆっくり変化するのが一般的である。この意味で、このようなトーンは純粋ではく、より正確には狭帯域信号と言える。これが、本発明でいう「トーン干渉信号」という用語の理解である。ＦＭ信号に加えられたトーン干渉信号は、信号から再生することができるデータの品質を著しく低下させることがある。例えばＦＭ放送信号の場合、受信信号より振れ幅が大きいトーンの干渉信号は信号を完全に（ブロックして）埋没させる。そして、受信信号よりも２０ｄＢ低いトーンの干渉信号でさえ、再生される音声データの顕著な歪みを発生するがありうる。
【０００５】
信号からトーン干渉を取り除く多くの技術が知られている。米国特許4,027,264号は、トーン干渉をキャンセルするためにＰＬＬ（位相同期回路）を利用することについて開示している。ＰＬＬは、入力信号でトーンの干渉信号を検出して、その位相に同期するために用いられる。ＰＬＬの出力は、検出した干渉信号と同じ位相と周波数のトーン信号を生み出す発振器を駆動する。そして、これを入力信号から減算して出力信号を形成する。ゼロ検出器は、出力信号において干渉信号の振幅を検出する。そして、発生するトーン信号の振幅を制御し、トーンの干渉信号が出力信号でキャンセルされるようにする。この回路は、多数の問題に苦しむ。第一に、この回路は一般的に、所望信号がＦＭ信号であるときの使用に適していない。周波数変調信号のスペクトルは、干渉信号の周波数又はその近くで、強い成分を有することがありえる。これらは、ＰＬＬにより供給される無信号の干渉信号を推定するのに、かなりの外乱を引き起こしうる。したがって、出力信号の品質を低下させる。このフォームのもう一つの欠点は、アナログ実装を対象としており、ディジタル実装に直ちに適したものとはならないことである。
【０００６】
従来技術には、適応型のノイズキャンセル技術もあり、このような技術の概要は論文"Adaptive Noise Cancelling: Principles and Applications" by Widrow at al, Proc IEEE, Vol. 63, No. 12, December 1975.で見つかる。最高の性能を発揮するために、このような適応型のノイズキャンセルは、干渉信号と相関して、且つ所望信号と相関しない基準信号が利用可能にすることが要求される。このような基準信号を利用できるようにすることは、コストがかかり、いつでも実行可能あるいは実用的とは限らない。狭帯域干渉信号を除去するために、基準信号として入力信号を遅らせたバージョンを利用することが可能である。だが、この種の適応可能スキームは干渉信号の周波数周辺で所望信号周波数のコンテンツをもノッチアウトする影響を受けやすい。
【０００７】
所望信号路（例えば米国特許4,453,137号で開示された）でノッチフィルタ（「ストップ」または「トラップ」フィルタとして知られる）を利用している技術は、これらがそのスペクトルの一部を取り出すことによって所望信号の劣化を引き起こすことから、好ましくない。
【０００８】
最後の従来技術例には、EJ. Baghdady (米国特許3,911,366号)による先駆的な業績から始められた、複数の同一チャネル周波数変調信号を切り離す技術が挙げられる。このカテゴリーに入る他の引用は米国特許4,992,747号とG.A. Myersの米国特許5,570,395号とD.A. Richの米国特許5,307,517号があり、これらはＰＬＬ復調器を使用する。これらの技法は、特殊なケースとして周波数変調信号からトーン干渉信号の分離を取り扱うことができる。しかし、これらは必要以上に複雑であり、この目的に特には適していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の公知技術のいずれも、ディジタル実装に好適な単純処理によって、標準的なＦＭ放送信号からのトーンの除去を、高度に高品質には提供することができない。したがって、ＦＭ信号からトーンの干渉信号を除去のための改良された方法のニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、入力信号から少なくとも部分的に干渉信号を除去する干渉除去ユニットが提供される。干渉除去ユニットは、入力信号における干渉信号の位相を検出する干渉信号検出器と、干渉信号検出器によって検出された干渉信号の位相に応じてキャンセル信号を生成する信号生成器と、入力信号とキャンセル信号とを重ね合わせ、入力信号から少なくとも部分的に干渉信号をキャンセルした出力信号を生成する信号コンバイナと、干渉信号を形成する信号を選択的に除去するために、入力信号または入力信号に応じて生成される信号をフィルタリングすることによって第１の推定信号を形成する所望信号推定器と、入力信号から第１の推定信号をキャンセルすることによって第２の推定信号を形成する干渉信号推定器とを備える。ここで、干渉信号検出器は、第２の推定信号における干渉信号の位相を検出することによって、入力信号における干渉信号の位相を検出するように構成する。
【００１１】
本発明の第２態様によれば、入力信号から少なくとも一部の干渉信号を除去する干渉除去ユニットの動作方法が提供される。この動作方法は、入力信号における干渉信号の位相を検出するステップと、干渉信号検出器によって検出された位相に応じてキャンセル信号を生成するステップと、入力信号とキャンセル信号とを重ね合わせて、入力信号から少なくとも部分的に干渉信号をキャンセルした出力信号を生成するステップと、干渉信号を形成する信号を選択的に除去するために、入力信号または入力信号に応じて生成される信号をフィルタリングすることによって第１の推定信号を形成するステップと、入力信号から第１の推定信号をキャンセルすることによって第２の推定信号を形成するステップとを含む。ここで、入力信号において干渉信号の位相を検出するステップは、第２の推定信号における干渉信号の位相を検出するステップを有する。
【００１２】
所望信号推定器は、出力信号の振幅を推定し、この推定に応じた振幅を有する第１の推定信号を形成するように構成することが好ましい。所望信号推定器は出力信号の推定された振幅に等しい振幅を有する第１の推定信号を形成するように構成されることがより好ましい。
【００１３】
干渉信号検出器は、入力信号における干渉信号の周波数を検出することができることが好ましく、第２の推定信号における干渉信号の周波数を検出することによる方がより好ましい。
【００１４】
信号推定器は、干渉信号を形成する信号を選択的に除去するために入力信号または入力信号に応じて生成される信号をフィルタリングするためのフィルタを備え、このフィルタは、干渉信号検出器によって検出された周波数で選択的に信号をフィルタリングするように構成された調節可能なノッチフィルタであることが好ましい。
【００１５】
信号生成器は、干渉信号検出器によって検出された周波数でキャンセル信号を生成するように構成されることが好ましい。
【００１６】
干渉信号検出器は、入力信号における干渉信号の振幅を検出することができることが好ましく、第２の推定信号における干渉信号の振幅を検出することによる方がより好ましい。
【００１７】
信号生成器は、干渉信号検出器によって検出された振幅に応じた相対的強度で、入力信号とキャンセル信号とを重ね合わせるように構成されることが好ましい。
【００１８】
入力信号は周波数変調信号を含むことができる。
【００１９】
干渉除去ユニットは、入力信号の変調インデックスが所定の閾値より下にある状態において、出力信号の振幅の推定値をある定数で維持するように構成することができる。
【００２０】
干渉除去ユニットは、入力信号の変調インデックスが所定の閾値より下にある状態において、入力信号とキャンセル信号とを重ね合わせる際の相対的強度をある定数で維持することができる。
【００２１】
干渉信号は狭帯域の干渉信号とすることができる。干渉信号は周期的な干渉信号とすることができる。干渉信号は、例えばシヌソイドや実質的にシヌソイド形状のトーン干渉信号とすることができる。
【００２２】
干渉除去ユニットは、プリセット周波数帯の中に周波数がある干渉信号のみを除去するように制限することができる。干渉信号検出器がプリセット周波数帯の中に周波数がある干渉信号の位相を検出するように干渉信号検出器を制限することによってこれを達成することができる。
【００２３】
本発明の第３の態様によれば、上述構成の干渉除去ユニットを備えた受信機が提供される。この受信機は、出力信号における所望の搬送波を検出する搬送波検出器を備えることができる。干渉除去ユニットは、搬送波検出器が出力信号における所望の搬送波を検出することができない場合に、所定の閾値よりも入力信号の変調インデックスが下回るように構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を添付の図面を参照しながら実施例を用いて説明する。
【００２５】
図１は、一般化した典型的な設計の無線受信デバイスを示し、この無線受信デバイスは図２のトーン除去ブロックを有している。トーン除去ブロックは、入力として受信信号をとり、そこからトーンキャンセル信号を減算して、出力を形成する。トーンキャンセル信号を形成するために、トーン除去ブロックは、不要なトーンの位相及び振幅と所望信号の振幅に関する適応型の推定値を形成して維持する。これらの推定値に基づいて、トーンキャンセル信号を形成する。トーンキャンセル信号は、受信信号から減算されたときに、受信信号内に存在するトーンの干渉信号を少なくとも部分的にキャンセルする結果となるように形成する。
【００２６】
図１の無線受信デバイスは、無線受信器２と符号３・４によって図示するその他の機能のためのハードウェアとを収納する筐体１を備える。その他の機能とは、例えばデジタル信号プロセッサ、ディスプレイドライバ、その他の無線信号用の受信機／送信機などとすることができる。無線受信機２はアンテナ５を備える。アンテナの出力は、バンドパスフィルタ６と増幅器７とを通過する。その次に、ミキサー８で、チューニングオシレータブロック９からのチューニング信号と共にミキシングする。その後、中間周波数信号を形成するために、ＩＦフィルタ／増幅器１０を通過する。この信号をトーン除去ブロック１１に入力として供給する。トーン除去ブロックの出力は、ＦＭ復調器１２に受け渡される。復調器１２の出力は、例えばオーディオアンプや出力段３などの他の機能に受け渡す。この実施例において、無線受信デバイスは、携帯型デバイスであり、バッテリ１４によって電力供給される。
【００２７】
トーン除去ブロックは、ＩＦフィルタ／増幅器と復調器との間の受信チェインに位置する。トーン除去ブロックは、数値的に表現される離散時間の信号を処理するデジタルプロセッサで実装されることが好ましい。これが実行されるために、アナログデジタルコンバータが受信チェイン中のトーン除去ブロックの先に置くべきである。例えば、アナログデジタルコンバータは図１における符号１０と１１との間に位置することができる。しかし、トーン除去ブロックはアナログ信号を処理するように配置することも可能である。
【００２８】
ここで図２を参照する。トーン除去ブロックは、信号推定器２０と位相同期回路２１と干渉信号振幅推定器２２とを備える。トーン除去ブロックへの入力信号は、符号２３で示される位置に加えられる。以下に示される方法によって、トーン除去ブロックの回路は、トーンキャンセル信号を符号２４で示される位置に生成する。この信号は、減算器２５によって入力信号から減算され、符号２６で示される位置に出力信号を形成する。
【００２９】
トーンキャンセル信号は、概して以下のように生成される。信号推定器２０は、符号２６の位置における現行の出力信号と、ライン２７でＰＬＬから受信する干渉信号のトーン周波数の推定値を入力として受ける。これらの信号に基づいて、信号推定器２０は、不要なトーン干渉信号をフィルタリングした所望信号の推定値を形成させる。この推定値には信号推定器２０によって不要なトーンの位相・周波数・振幅の推定が導かれる前に、減算器２９において入力信号から減算し、これにより、符号３０の位置に、不要なトーン信号の第１の推定を表すＰＬＬへの入力を形成する。位相と周波数を有する信号は、符号３１の位置におけるＰＬＬから出力される。不要なトーンの干渉信号振幅推定器２２は、符号３２の位置に干渉信号の推定振幅値を表す信号を形成する。そしてこの信号を増幅器３３の制御に用いる。増幅器３３は、符号３２の位置の振幅推定値に従って符号３１の位置でトーン信号を増幅し、符号２４の場所にトーンキャンセル信号を形成する。このやり方の代わりに、符号３１と２３の位置における各信号を重ね合わせた信号強度が入力信号の強度に相関する干渉信号の振幅の推定値に従うように制御することができる。
【００３０】
信号推定器２０は、本発明の極めて重要なコンポーネントである。入力信号から所望信号の推定値をＰＬＬ２１に供給する前に取り除いておくことは、干渉信号の位相及び振幅の推定の上に対して所望信号の影響を低減することができ、性能をかなり改善することができる。信号推定器２０は、チューナブルノッチフィルタ４０と、絶対値ユニット４１と、ローパスフィルタ４２、可変利得増幅器４３と、モジュラス正規化ユニット４４とを備える。減算器２９を含むと考えることも可能である。チューナブルノッチフィルタは、符号２７の位置におけるＰＬＬからの周波数推定の信号によって示される不要なトーンの周波数を中心とする狭帯域のノッチフィルタを利用する。符号２６の位置の出力信号は、このフィルタによってフィルタリングされ、出力信号におけるトーン干渉信号であると推定された周波数の実質的にすべての成分が除去される。これは、所望信号のいくらかをも除去するかもしれないが、所望信号の全体出力の実質的部分が除去されるのではない限り、このことは重大ではない。もし必要であれば、以下で説明する振幅の適応制御によって対処することができる。ノッチフィルタ４０の出力は、フィルタリングされた信号の絶対値を出力するユニット４１に供給。ユニット４１の出力はローパスフィルタ４２によって低周波成分が選択される。ローパスフィルタ４２の出力は、所望信号の振幅の推定値
2009528711.tif 000002
である。増幅器４３の制御入力端に供給され、増幅器４３によって適用される利得の度合いを制御する。同時に、ユニット４４は符号２６の位置において関数x/abs(x)を出力信号に適用する。すなわち、絶対値を１に正規化する。その後、ユニット４４の出力を増幅器４３に入力端に供給する。増幅器４３の出力は、符号２８の位置で所望信号
2009528711.tif 000003
の推定値を形成する。
【００３１】
合流した状態では、入力信号から所望信号
2009528711.tif 000004
の推定を減算することは、不要なトーンの振幅及び位相の推定値に関する外乱を減少させる。所望信号が不要なトーンの周波数の近くに重要な出力を含んでいる場合に、このことは品質に対して大いに有益となる。
【００３２】
ノッチフィルタ４０は、不完全な不要なトーンの除去が所望信号の振幅の推定値
2009528711.tif 000005
に影響を及ぼすことを防ぐことを目的とする。
【００３３】
位相同期回路２１は、ミキサー５０と、虚数部弁別器５１と、２次ループフィルタ５２と、オシレータ５３と、共役ユニット５４とを備える。符号３０におけるＰＬＬへの入力は、オシレータ５３から導かれた位相ロック信号と位相を揃えてミキシングされ、符号５５の位置に信号を形成する。符号５５の場所における信号の虚数部は、弁別器５１によって符号５５の位置の信号の絶対値に関して正規化される。ユニット５１の出力は、フィルタ５２の入力へ加えられる。そして、不要なトーンの周波数の推定を構成する信号
2009528711.tif 000006
を符号２７の場所に形成するためにフィルタリングされる。この信号はオシレータ５３の周波数を制御し、オシレータはその周波数の信号を生成するように構成されている。オシレータの出力はユニット５４に供給され、複素共役を決定する。ユニット５４の出力は、符号３０の場所における信号とミキシングしたものになる。ここで説明した実装は別として、ＰＬＬ２１を任意の適切な方法によって実装することも可能である。符号２７の場所における信号はデジタルであり、オシレータ５３もデジタルで制御されることが好適である。しかし、符号２７の場所での信号がアナログ信号であり、オシレータを電圧制御とすることも可能である。ＰＬＬは数値制御のＰＬＬであることが最も好適である。
【００３４】
不要なトーンの周波数が高精度で知られていることがよくある。収束時間を最小化するために、不要なトーンの周波数に関するこの先験的な知識を利用して、予想される不要なトーンの周波数を中心とした範囲の中で符号２７の場所における周波数の推定を制限することは好ましい。予想される不要なトーンの周波数に等しくなるようにＰＬＬのフリーラン周波数を設定することによって、これを達成することができる。それ故に、ＰＬＬのフリーラン周波数はプログラマブルであることが好ましい。ＰＬＬを用いることは、予想される値から周波数のオフセットを有する不要なトーンをロックすることが可能にする。ＦＭ変調器と干渉トーンとが同じクロック基準を有していない場合に好都合である。予想される不要なトーンの周波数をプログラムする際に高精度である必要性を回避することもできる。干渉信号の周波数が正確に判っている場合は、ＰＬＬは干渉信号の周波数にロックすることができ、位相だけに適応すればよい。
【００３５】
不要なトーンの干渉信号振幅推定器２２は、実数部抽出ユニット６０とローパスフィルタ６１とを備える。符号５５の場所における信号はユニット６０の入力に加えられ、符号５５の場所の信号の実数部を表す信号を出力する。この信号はローパスフィルタ６１によってフィルタリングされ、不要なトーンの推定振幅値を表す信号を符号３２の場所に形成する。
【００３６】
オシレータ５３からの出力は、不要なトーンが有すると推定されている周波数及び位相の信号である。この信号は増幅器３３の信号入力に加えられる。不要なトーンの推定振幅を表現する符号３２の位置における信号は増幅器の制御入力端に供給される。そして、増幅器は制御入力に加えられた信号に応じた量だけ入力信号を増幅するように構成されている。それにより、符号２４の位置における信号
2009528711.tif 000007
の出力は、不要なトーンが有すると推定されている周波数、位相、および振幅を有する。
【００３７】
フィルタ４０、５２、６１、４２は、デジタルプロセッシングによって実装されることが好都合であるが、必要であればアナログによって実装することも可能である。
【００３８】
フィルタ４０は以下のように実装できる（Ｚ変換を与える）。
【００３９】
【数１】
2009528711.tif 000008
【００４０】
ここで、
2009528711.tif 000009
は不要なトーンの周波数の推定であり、ＦＳはサンプリング周波数であり、εは小さい正数（e.g. ε=1/128）である。
【００４１】
ループフィルタ５２はデジタルプロセッシングを用いて以下のように実装できる（Ｚ変換を与える）。
【００４２】
【数２】
2009528711.tif 000010
【００４３】
ここで、εは小さい正数（例えば ε=1/128）である。
【００４４】
振幅推定フィルタ６１、４２はデジタルプロセッシングを用いて以下のように実装できる（Ｚ変換を与える）。
【００４５】
【数３】
2009528711.tif 000011
【００４６】
ここで、b0 = 2-17, a1 = 2 - 2-8-2-11 + 2-17, a2 = 1 - 2-8 - 2-11 + 2-16である。
【００４７】
図２に示されたトーン除去の構成における処理は、所望信号としてＬ＝Ｒである（すなわちステレオバランスである）ＦＭステレオ放送信号をシミュレーションに採用したものであり、１ｋＨｚの音声変調と２２．５ｋＨｚの周波数偏差を有する。これらのシミュレーションでは、所望信号の振幅に対して不要なトーンの振幅が少なくとも−６０ｄＢから＋６０ｄＢまでの範囲であり、且つ、ＰＬＬのフリーラン周波数にプログラムする予測されるトーンの周波数に対して不要なトーンの周波数が−１００Ｈｚから＋１００Ｈｚまでの範囲である場合に、本発明のスキームが収束することが見出された。
【００４８】
受信したいＦＭチャネルの中心に、干渉トーンの周波数が正確に位置することが起こりうる。例えば、干渉するトーンが、ＭＨｚで表される周波数が整数であるクロックの高調波である場合にこのことが起こる。ＦＭブロードキャストの変調したオーディオ信号が静かである時にＦＭブロードキャストの変調インデックスが低いので、そこから問題が起こりえる。例えば、スピーチ放送ではこのようなオーディオの中断が常にある。これらの中断の間、ＦＭ搬送波は、（ステレオ放送のための）パイロットトーンによって変調され、または、（モノラル放送のために）まったく変調されない。そして、どちらの場合でも、不要なトーンに近い搬送波に周波数に、出力の大部分が長時間を占めてしまう。トーン除去のアルゴリズムは発散してしまうことがあり、所望信号の搬送波成分を不要な信号の一部として誤判断してしまう。
【００４９】
この挙動を抑制する１つのアプローチは、トーン除去ブロックの適応速度を落とすことである。好ましい実施例では、収束するためにトーン除去回路が要する時間は１０マイクロ秒であるが、これはループが搬送波にロックオンすることから抑制する時間を１秒以上に増やすことができる。しかし、ループが収束するためにかかる時間を増やすので、この方法は好まれない。
【００５０】
好ましい代替方法は、トーン除去のロックが達成されるとき、符号４５の位置での所望信号推定と符号３２の位置でのトーンの振幅推定とをフリーズさせ、そして、所望信号の変調インデックスをある閾値以下にすることである。これと同時に、不要なトーンのＰＬＬは、通常のレートで動作することが許される。
【００５１】
図３は、この方法を実装した別のトーン除去ブロックを表す。サンプルアンドホールドユニット７０・７１と振幅適合制御ユニット７２とを含むこと以外は、図３のトーン除去ブロックは図２と同じである。振幅適合制御ユニット７２は、トーン除去ブロックのロック状態と符号２６の位置における所望信号の変調インデックスとを監視する。トーン除去ブロックがロックされた状態にあり、そして、符号２６における所望信号の変調インデックスがユニット７２でプリセットした閾値よりも下である場合、振幅適合制御ユニットは、符号４５及び３２における信号をその現在の値でロックするための信号を、サンプルアンドホールドユニット７０、７１に供給する。そうでない場合、ユニット７０、７１は、書く増幅器に結合される信号が変更なく通過することができるようにする。ユニット７０、７１の両方とも省略することが可能であるが、両方備えることがより好ましい。デジタル実装では、不要なトーンを除去するロックを実現し、所望信号が低い変調インデックスを有する旨をユニット７２が指示する間は、フィルタユニット４２と６１へのクロックを停止することによって、振幅推定をフリーズすることが好都合に実施することもできる。
【００５２】
図4は、ＦＭ音声ブロードキャストにおいて無音期間が受信されている場合の、トーン除去アルゴリズムの挙動を表す。所望信号対トーンの信号比は１０ｄＢである。不要トーンは搬送波周波数から２０Ｈｚのオフセットとしている。所望信号およびトーンの振幅推定量をサンプル数２５０００で固定する。このシミュレーションは、出力オーディオで本質的なアーテファクトを示さない。
【００５３】
このやり方において、トーン除去アルゴリズムがすでに収束している（ロックが完了している）場合を除いて、所望信号の変調インデックスが小さい場合にも、振幅推定の適合を停止するべきである。それ以外では、符号２６の位置における信号の変調インデックスが小さく見えるが、除去されない強いブロッキングトーン干渉信号を有することがあり得る。ＦＭステレオ放送に対して、多重化における‘右側＋左側’のチャネルの周波数偏差は変調インデックスの目安であり、パイロット副搬送波の検出値は不要トーン除去のロックが達成された旨を指示する指標として用いることができる。この目的のために、変調指数検出器としての振幅適合制御ユニット７２は、ＦＭステレオ多重の復調器から、符号７３の位置で示されるような入力を受信することができる。従って、ＦＭステレオ放送信号が受信されるときにおける振幅推定の適合のためのスキームは、
１．受信するＦＭステレオ多重の‘右側＋左側’チャネルにおける周波数偏差の平均が（プログラマブルな）プリセットの閾値よりも大きい（例えば１０ｋＨｚより大きい）場合に適合させ、
２．所望信号内にパイロット副搬送波が検出される場合にも適合させ、
３．その他の場合には、振幅推定値の適合を行わせないようにする。
【００５４】
図２のトーン除去ブロックの実装は専用のデジタルハードウェアであることが好ましいが、その他の様々な方法で実装することもできる。例えば、トーン除去ブロックは、適切にプログラムされたＤＳＰによって、完全に又は部分的に実行することができる。ＰＬＬおよびブロックのその他のコンポーネントは、デジタルまたはアナログの独立したブロックを用いて実装することができる。
【００５５】
干渉信号の周波数を検出するＰＬＬの代わりに、干渉信号の周波数をシステムへとプリセットすることもできる。これは、干渉信号の周波数が前もって正確に判っている（例えば干渉信号が受信機と同じクロック参照を有する成分である）場合に好都合である。
【００５６】
上述の干渉トーン除去の構成は、無線受信機以外のアプリケーションにおいて用いられることができ、干渉トーンから所望信号を分離することができる。例えば、アナログ信号伝送線が干渉信号を拾うことを防止するために、付け加えることができる。
【００５７】
異なる周波数で複数の干渉トーンを排除するために、上述タイプの干渉トーン除去ブロックを直列に複数つなぐことができる。
【００５８】
出願人は、これにより本明細書に記載における分離したそれぞれの個々の特徴とそのような２つ以上の特徴の如何なる組み合わせも開示する。このような特徴またはその組み合わせは、本明細書に基づいて当業者における通常の一般知識の見地から実施することができる範囲に含まれる。なお、このような特徴またはその組み合わせが本明細書に開示された如何なる問題を解決するかに拘らず、特許請求の範囲を限定するものではない。本発明の態様が個々の特徴またはそれらの如何なる組み合わせをも含むことができることを出願人は指摘する。上記説明の観点から、本発明の範囲の中で様々な修正をするのは、当業者にとって自明である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】干渉トーン除去ブロックを含む無線受信デバイスを示す図である。
【図２】図１中の干渉トーン除去ブロックの詳細を示す図である。
【図３】干渉トーン除去ブロックの代替構成を示す図である。
【図４】ローレベルオーディオアクティビティ期間における干渉トーン除去の挙動を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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