(57)【要約】【課題】振幅変調により送信された信号を受信して適切に雑音を除去し得る受信装置を提供する。【解決手段】振幅変調により送信された信号を受信する受信装置１０は、アンテナ１１で受信された振幅変調信号を変換することで複素ベースバンド信号を生成する周波数変換部１２と、周波数変換部１２が生成した複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを補正する周波数位相補正部１３と、周波数位相補正部１３による補正後の複素ベースバンド信号の実部信号に含まれている雑音成分を、その複素ベースバンド信号の虚部信号を参照した処理により、除去する雑音除去部１４と、雑音除去部１４により雑音成分が除去されたその複素ベースバンド信号の実部信号を振幅復調する復調部１５とを備える。【選択図】図１
2019009564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振幅変調により送信された信号を受信する受信装置であって、
アンテナで受信された振幅変調信号を変換することで複素ベースバンド信号を生成する周波数変換部と、
前記周波数変換部が生成した前記複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを補正する周波数位相補正部と、
前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の実部信号に含まれている雑音成分を、当該複素ベースバンド信号の虚部信号を参照した処理により、除去する雑音除去部と、
前記雑音除去部により雑音成分が除去された前記実部信号を振幅復調する復調部とを備える
受信装置。
【請求項２】
前記周波数位相補正部は、
前記周波数変換部で生成された前記複素ベースバンド信号を入力とし、当該複素ベースバンド信号の低域成分を出力する低域通過フィルタ部と、
前記低域通過フィルタ部の出力から前記周波数オフセットを検出し、検出した前記周波数オフセットを周波数とする正弦波を発生する正弦波発生部と、
前記正弦波発生部で発生した前記正弦波について、前記低域通過フィルタ部の入出力間で生じた位相回転の影響を除去するための補正を行う位相補正部と、
前記周波数変換部が生成した前記複素ベースバンド信号に、前記位相補正部により補正された前記正弦波の複素共役を乗じることで、当該複素ベースバンド信号における前記周波数オフセット及び前記位相オフセットを除去する乗算部とを有する
請求項１記載の受信装置。
【請求項３】
前記雑音除去部は、
前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の前記実部信号を、時間信号から、複数の周波数それぞれの成分を有する周波数信号に変換して出力する第１時間周波数変換部と、
前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の前記虚部信号を、時間信号から、前記複数の周波数それぞれの成分を有する周波数信号に変換して出力する第２時間周波数変換部と、
前記第１時間周波数変換部の出力を、前記複数の周波数それぞれの成分を有するパワースペクトルに変換して出力する第１パワースペクトル演算部と、
前記第２時間周波数変換部の出力を、前記複数の周波数それぞれの成分を有するパワースペクトルに変換して出力する第２パワースペクトル演算部と、
前記第２パワースペクトル演算部の出力を参照することで、前記第１パワースペクトル演算部の出力に含まれる雑音成分を推定し、推定した雑音成分を除去するための、前記複数の周波数それぞれについてのゲインを算出する雑音除去ゲイン演算部と、
前記雑音除去ゲイン演算部で算出された前記ゲインを前記第１時間周波数変換部の出力に乗じることで複素信号を出力するゲイン乗算部と、
前記ゲイン乗算部が出力した複素信号を、周波数信号から時間信号に変換する周波数時間変換部とを有する
請求項１又は２記載の受信装置。
【請求項４】
前記雑音除去部は更に、前記複数の周波数のうち、前記第２パワースペクトル演算部の出力するパワースペクトルのピークとなる１つ又は複数の周波数であるピーク周波数を検出するピーク検出部を有し、
前記雑音除去ゲイン演算部は、前記推定した雑音成分を除去し、かつ、前記ピーク検出部で検出された前記ピーク周波数の成分を除去するための、前記複数の周波数それぞれについてのゲインを算出する
請求項３記載の受信装置。
【請求項５】
前記雑音除去部は更に、
前記複数の周波数のうち、前記第２パワースペクトル演算部の出力するパワースペクトルのピークとなる１つ又は複数の周波数であるピーク周波数を検出するピーク検出部と、
前記ピーク検出部で検出された前記ピーク周波数の成分をノッチフィルタにより除去するために用いられるフィルタ係数を算出するノッチフィルタ係数演算部と、
前記周波数時間変換部の出力に対して、前記ノッチフィルタ係数演算部で算出した前記フィルタ係数を用いた前記ノッチフィルタを適用するノッチフィルタ部とを有する
請求項３記載の受信装置。
【請求項６】
前記雑音除去部は、
前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の前記虚部信号を、時間信号から、前記複数の周波数それぞれの成分を有する周波数信号に変換して出力する時間周波数変換部と、
前記時間周波数変換部の出力を、前記複数の周波数それぞれの成分を有するパワースペクトルに変換して出力するパワースペクトル演算部と、
前記複数の周波数のうち、前記パワースペクトル演算部の出力するパワースペクトルのピークとなる１つ又は複数の周波数であるピーク周波数を検出するピーク検出部と、
前記ピーク検出部で検出された前記ピーク周波数の成分をノッチフィルタにより除去するために用いられるフィルタ係数を算出するノッチフィルタ係数演算部と、
前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の前記実部信号に対して、前記ノッチフィルタ係数演算部で算出した前記フィルタ係数を用いた前記ノッチフィルタを適用するノッチフィルタ部とを有する
請求項１又は２記載の受信装置。
【請求項７】
前記雑音除去部は、
前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の前記虚部信号においてパルス雑音が含まれる期間を検出するパルス雑音検出部と、
前記パルス雑音検出部により検出された前記期間に基づいて、前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の前記実部信号からパルス雑音を除去するパルス雑音除去部とを有する
請求項１又は２記載の受信装置。
【請求項８】
前記受信装置が受信する信号は、ラジオ放送信号である
請求項１〜７のいずれか一項に記載の受信装置。
【請求項９】
アンテナを備え振幅変調により送信された信号を受信する受信装置における受信方法であって、
前記アンテナで受信された振幅変調信号を変換することで複素ベースバンド信号を生成する周波数変換ステップと、
前記周波数変換ステップで生成した前記複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを補正する周波数位相補正ステップと、
前記周波数位相補正ステップでの補正後の前記複素ベースバンド信号の実部信号に含まれている雑音成分を、当該複素ベースバンド信号の虚部信号を参照した処理により、除去する雑音除去ステップと、
前記雑音除去ステップで雑音成分が除去された前記実部信号を振幅復調する復調ステップとを含む
受信方法。
【請求項１０】
アンテナ及びマイクロプロセッサを備える受信装置に、振幅変調により送信された信号を受信する受信処理を実行させるための制御プログラムであって、
前記受信処理は、
前記アンテナで受信された振幅変調信号を変換することで複素ベースバンド信号を生成する周波数変換ステップと、
前記周波数変換ステップで生成した前記複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを補正する周波数位相補正ステップと、
前記周波数位相補正ステップでの補正後の前記複素ベースバンド信号の実部信号に含まれている雑音成分を、当該複素ベースバンド信号の虚部信号を参照した処理により、除去する雑音除去ステップと、
前記雑音除去ステップで雑音成分が除去された前記実部信号を振幅復調する復調ステップとを含む
制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振幅変調を用いて送信された信号の受信装置、並びに、その受信装置で用いられる受信方法及び制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
振幅変調（ＡＭ：Amplitude Modulation）を用いて送信された信号（例えばＡＭラジオ放送信号）を受信する受信装置で再生する音声は、受信電界強度が弱くなるに従って雑音レベルが上昇する。また、例えば実用されているＡＭラジオ放送を受信する受信装置で再生する音声には、送電線付近では、送電線からの輻射による定常雑音が混入し、その受信装置が車載装置であれば、車両のワイパー等の電動部品の不要輻射による、正弦波のようなビート雑音や瞬間的に振幅ピークを有するパルス雑音が混入する。また、車載ＡＭラジオ受信装置においては、車両の移動に伴って、受信電界強度、或いは、送電線からの輻射等の妨害波の状況等が、時間とともに変動する。
【０００３】
従来、雑音を除去する方法として、特許文献１に記載されたスペクトルサブトラクションを用いた雑音除去方法が知られている。この雑音除去方法では、無音区間から雑音スペクトルを推定して、ＡＭ復調信号からスペクトルサブトラクションにより定常雑音を除去する。また、パルス雑音について除去する回路として、特許文献２に記載されたノイズ除去回路が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４５１１４６号公報
【特許文献２】特許第３２１３４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の雑音除去方法では、音声区間の雑音除去のために音声区間外の無音区間から雑音スペクトルを推定することになるので、推定精度が低く、受信電界強度等の変動する状況つまり時間とともに雑音が変動する状況では、あまり有効ではない。
【０００６】
そこで、本発明は、振幅変調により送信された信号を受信し、従来の雑音除去方法より適切に雑音を除去し得る受信装置を提供する。また、本発明は、その受信装置で用いられる受信方法、及び、制御プログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明の一態様に係る受信装置は、振幅変調により送信された信号を受信する受信装置であって、アンテナで受信された振幅変調信号を変換することで複素ベースバンド信号を生成する周波数変換部と、前記周波数変換部が生成した前記複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを補正する周波数位相補正部と、前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の実部信号に含まれている雑音成分を、当該複素ベースバンド信号の虚部信号を参照した処理により、除去する雑音除去部と、前記雑音除去部により雑音成分が除去された前記実部信号を振幅復調する復調部とを備える受信装置である。
【０００８】
また、上記課題を解決するために本発明の一態様に係る受信方法は、アンテナを備え振幅変調により送信された信号を受信する受信装置における受信方法であって、前記アンテナで受信された振幅変調信号を変換することで複素ベースバンド信号を生成する周波数変換ステップと、前記周波数変換ステップで生成した前記複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを補正する周波数位相補正ステップと、前記周波数位相補正ステップでの補正後の前記複素ベースバンド信号の実部信号に含まれている雑音成分を、当該複素ベースバンド信号の虚部信号を参照した処理により、除去する雑音除去ステップと、前記雑音除去ステップで雑音成分が除去された前記実部信号を振幅復調する復調ステップとを含む受信方法である。
【０００９】
また、上記課題を解決するために本発明の一態様に係る制御プログラムは、アンテナ及びマイクロプロセッサを備える受信装置に、振幅変調により送信された信号を受信する受信処理を実行させるための制御プログラムであって、前記受信処理は、前記アンテナで受信された振幅変調信号を変換することで複素ベースバンド信号を生成する周波数変換ステップと、前記周波数変換ステップで生成した前記複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを補正する周波数位相補正ステップと、前記周波数位相補正ステップでの補正後の前記複素ベースバンド信号の実部信号に含まれている雑音成分を、当該複素ベースバンド信号の虚部信号を参照した処理により、除去する雑音除去ステップと、前記雑音除去ステップで雑音成分が除去された前記実部信号を振幅復調する復調ステップとを含む制御プログラムである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、受信電界強度の変動する状況下でも適切に雑音が適切に除去され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】受信装置の周波数位相補正部の構成を示すブロック図である。
【図３】受信装置の周波数位相補正部の作用を説明するための図である。
【図４】受信装置の雑音除去部の構成を示すブロック図である。
【図５】受信装置の雑音除去部の構成の変形例１を示すブロック図である。
【図６】受信装置の雑音除去部の構成の変形例２を示すブロック図である。
【図７】受信装置の雑音除去部の構成の変形例３を示すブロック図である。
【図８】受信装置の雑音除去部の構成の変形例４を示すブロック図である。
【図９】受信装置における受信処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一態様に係る受信装置は、振幅変調により送信された信号を受信する受信装置であって、アンテナで受信された振幅変調信号を変換することで複素ベースバンド信号を生成する周波数変換部と、前記周波数変換部が生成した前記複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを補正する周波数位相補正部と、前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の実部信号に含まれている雑音成分を、当該複素ベースバンド信号の虚部信号を参照した処理により、除去する雑音除去部と、前記雑音除去部により雑音成分が除去された前記実部信号を振幅復調する復調部とを備える受信装置である。これにより、周波数位相補正部で、送信元が送信した信号を理想的な受信装置で受信した場合における複素ベースバンド信号の周波数及び位相からずれた分量の周波数オフセット及び位相オフセットが、ずれを無くすように補正される。このため、補正後の複素ベースバンド信号の虚部信号から音声信号成分が除かれ、その虚部信号から雑音成分を常時観測可能となるので、受信装置において精度良く雑音成分を推定でき、雑音除去を適切に行うことが可能となる。従って、この受信装置によれば、受信した信号から、雑音が適切に除去された音声の復元が可能となる。
【００１３】
また、前記周波数位相補正部は、前記周波数変換部で生成された前記複素ベースバンド信号を入力とし、当該複素ベースバンド信号の低域成分を出力する低域通過フィルタ部と、前記低域通過フィルタ部の出力から前記周波数オフセットを検出し、検出した前記周波数オフセットを周波数とする正弦波を発生する正弦波発生部と、前記正弦波発生部で発生した前記正弦波について、前記低域通過フィルタ部の入出力間で生じた位相回転の影響を除去するための補正を行う位相補正部と、前記周波数変換部が生成した前記複素ベースバンド信号に、前記位相補正部により補正された前記正弦波の複素共役を乗じることで、当該複素ベースバンド信号における前記周波数オフセット及び前記位相オフセットを除去する乗算部とを有することとしてもよい。これにより、周波数位相補正部が、周波数変換部の出力する複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを適切に除去し得る。
【００１４】
また、前記雑音除去部は、前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の前記実部信号を、時間信号から、複数の周波数それぞれの成分を有する周波数信号に変換して出力する第１時間周波数変換部と、前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の前記虚部信号を、時間信号から、前記複数の周波数それぞれの成分を有する周波数信号に変換して出力する第２時間周波数変換部と、前記第１時間周波数変換部の出力を、前記複数の周波数それぞれの成分を有するパワースペクトルに変換して出力する第１パワースペクトル演算部と、前記第２時間周波数変換部の出力を、前記複数の周波数それぞれの成分を有するパワースペクトルに変換して出力する第２パワースペクトル演算部と、前記第２パワースペクトル演算部の出力を参照することで、前記第１パワースペクトル演算部の出力に含まれる雑音成分を推定し、推定した雑音成分を除去するための、前記複数の周波数それぞれについてのゲインを算出する雑音除去ゲイン演算部と、前記雑音除去ゲイン演算部で算出された前記ゲインを前記第１時間周波数変換部の出力に乗じることで複素信号を出力するゲイン乗算部と、前記ゲイン乗算部が出力した複素信号を、周波数信号から時間信号に変換する周波数時間変換部とを有することとしてもよい。これにより、定常雑音が、スペクトルサブトラクションにより適切に除去される。
【００１５】
また、前記雑音除去部は更に、前記複数の周波数のうち、前記第２パワースペクトル演算部の出力するパワースペクトルのピークとなる１つ又は複数の周波数であるピーク周波数を検出するピーク検出部を有し、前記雑音除去ゲイン演算部は、前記推定した雑音成分を除去し、かつ、前記ピーク検出部で検出された前記ピーク周波数の成分を除去するための、前記複数の周波数それぞれについてのゲインを算出することとしてもよい。これにより、ビート雑音が除去される。
【００１６】
また、前記雑音除去部は更に、前記複数の周波数のうち、前記第２パワースペクトル演算部の出力するパワースペクトルのピークとなる１つ又は複数の周波数であるピーク周波数を検出するピーク検出部と、前記ピーク検出部で検出された前記ピーク周波数の成分をノッチフィルタにより除去するために用いられるフィルタ係数を算出するノッチフィルタ係数演算部と、前記周波数時間変換部の出力に対して、前記ノッチフィルタ係数演算部で算出した前記フィルタ係数を用いた前記ノッチフィルタを適用するノッチフィルタ部とを有することとしてもよい。これにより、ビート雑音がノッチフィルタにより適切に除去される。
【００１７】
また、前記雑音除去部は、前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の前記虚部信号を、時間信号から、前記複数の周波数それぞれの成分を有する周波数信号に変換して出力する時間周波数変換部と、前記時間周波数変換部の出力を、前記複数の周波数それぞれの成分を有するパワースペクトルに変換して出力するパワースペクトル演算部と、前記複数の周波数のうち、前記パワースペクトル演算部の出力するパワースペクトルのピークとなる１つ又は複数の周波数であるピーク周波数を検出するピーク検出部と、前記ピーク検出部で検出された前記ピーク周波数の成分をノッチフィルタにより除去するために用いられるフィルタ係数を算出するノッチフィルタ係数演算部と、前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の前記実部信号に対して、前記ノッチフィルタ係数演算部で算出した前記フィルタ係数を用いた前記ノッチフィルタを適用するノッチフィルタ部とを有することとしてもよい。これによっても、ビート雑音がノッチフィルタにより適切に除去される。
【００１８】
また、前記雑音除去部は、前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の前記虚部信号においてパルス雑音が含まれる期間を検出するパルス雑音検出部と、前記パルス雑音検出部により検出された前記期間に基づいて、前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の前記実部信号からパルス雑音を除去するパルス雑音除去部とを有することとしてもよい。これにより、パルス雑音の除去が精度良く行われる。
【００１９】
また、前記受信装置が受信する信号は、ラジオ放送信号であるとしてもよい。これにより、ラジオ放送の音声から雑音が適切に除去される。
【００２０】
また、本発明の一態様に係る受信方法は、アンテナを備え振幅変調により送信された信号を受信する受信装置における受信方法であって、前記アンテナで受信された振幅変調信号を変換することで複素ベースバンド信号を生成する周波数変換ステップと、前記周波数変換ステップで生成した前記複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを補正する周波数位相補正ステップと、前記周波数位相補正ステップでの補正後の前記複素ベースバンド信号の実部信号に含まれている雑音成分を、当該複素ベースバンド信号の虚部信号を参照した処理により、除去する雑音除去ステップと、前記雑音除去ステップで雑音成分が除去された前記実部信号を振幅復調する復調ステップとを含む受信方法である。これにより、受信された信号から適切に雑音が除去される。
【００２１】
また、本発明の一態様に係る制御プログラムは、アンテナ及びマイクロプロセッサを備える受信装置に、振幅変調により送信された信号を受信する受信処理を実行させるための制御プログラムであって、前記受信処理は、前記アンテナで受信された振幅変調信号を変換することで複素ベースバンド信号を生成する周波数変換ステップと、前記周波数変換ステップで生成した前記複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを補正する周波数位相補正ステップと、前記周波数位相補正ステップでの補正後の前記複素ベースバンド信号の実部信号に含まれている雑音成分を、当該複素ベースバンド信号の虚部信号を参照した処理により、除去する雑音除去ステップと、前記雑音除去ステップで雑音成分が除去された前記実部信号を振幅復調する復調ステップとを含む制御プログラムである。この制御プログラムを、受信装置のプロセッサに実行させることにより、受信した信号から適切に雑音を除去することが可能となる。
【００２２】
なお、これらの全般的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータで読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又は記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【００２３】
以下、実施の形態に係る受信方法を用いる受信装置について、図面を参照しながら説明する。ここで示す実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される数値、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、並びに、処理の要素としてのステップ及びステップの順序等は、一例であって本発明を限定するものではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意に付加可能な構成要素である。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。
【００２４】
（実施の形態１）
以下、本実施の形態に係る受信装置１０について説明する。受信装置１０は、音声信号等の音響情報が振幅変調（ＡＭ：Amplitude Modulation）により送信された信号（例えばＡＭラジオ放送信号）を受信する装置である。受信装置１０は、例えば、車載ＡＭラジオ受信装置等であり、メモリ、プロセッサ（マイクロプロセッサ）等を含む集積回路、アンテナ、アナログ回路等で実現される。
【００２５】
［１．  受信装置１０の全体構成］
図１は、受信装置１０の構成を示す。受信装置１０は、同図に示すように、アンテナ１１と、周波数変換部１２と、周波数位相補正部１３と、雑音除去部１４と、復調部１５と、出力部１６とを備える。
【００２６】
アンテナ１１は、ＡＭラジオ放送局等から振幅変調により送信された搬送波等の電波を受信する。搬送波の周波数は例えば１ＭＨｚである。
【００２７】
周波数変換部１２は、アンテナ１１で受信されたアナログ信号である振幅変調信号を入力とし、振幅変調信号にＡ／Ｄ変換等の変換を行うことで、デジタル信号としての複素ベースバンド信号を生成して出力する。デジタル信号は、特定のサンプリング（標本化）周波数（例えば１６ｋＨｚ）でサンプリングされたサンプル点毎のサンプル（つまり信号データ）で構成される時系列信号である。複素ベースバンド信号は、雑音が混入した音声信号等を複素数で表した時系列信号である。ここでは、複素数の時系列信号の実数に相当する実部信号を、その時系列信号のＩ（In-phase：同相）成分と称し、複素数の時系列信号の虚数に相当する虚部信号を、その時系列信号のＱ（Quadrature-phase：直交）成分と称する。受信装置１０では、例えば、一定量の信号データを格納するバッファを用い、周波数変換部１２が出力する複素ベースバンド信号の各信号データを逐次バッファに入れて一時的に保持し、バッファ内の信号データを参照して各部が処理を実行し得る。
【００２８】
周波数位相補正部１３は、周波数変換部１２が生成して出力した複素ベースバンド信号を入力として、その複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを補正する。周波数オフセット（或いは位相オフセット）は、ＡＭラジオ放送局等といった送信元が送信した信号を、理想的な受信装置で受信した場合における複素ベースバンド信号の周波数（或いは位相）からずれた分量を示す。周波数位相補正部１３では、そのずれを無くすように、つまり周波数オフセット及び位相オフセットがゼロである正しい状態に近付くように、その複素ベースバンド信号を補正して出力する。周波数オフセット及び位相オフセットは、例えば、受信装置１０の周波数変換部１２での変換に用いる水晶発振子の発振の精度誤差（例えば４０ｐｐｍ〜５０ｐｐｍの誤差）等により生じる。周波数位相補正部１３で周波数オフセット及び位相オフセットを補正したことにより、出力される複素ベースバンド信号のＱ成分には、音声信号の成分が含まれなくなり、雑音成分だけが含まれるようになる。なお、出力されるＩ成分には、雑音成分と音声信号の成分とが混在する。周波数位相補正部１３については、図２及び図３を用いて、後に詳しく説明する。
【００２９】
雑音除去部１４は、周波数位相補正部１３が出力した補正後の複素ベースバンド信号を入力として、その補正後の複素ベースバンド信号の実部信号つまりＩ成分に含まれている雑音成分を、その複素ベースバンド信号の虚部信号つまりＱ成分を参照した処理により、除去する。そのＱ成分に音声信号の成分が含まれず常時雑音成分が含まれるので、雑音除去部１４は、精度良く雑音を推定でき、Ｉ成分からの雑音の除去を適切に行うことが可能となる。つまり、Ｉ成分における雑音除去対象のタイミングと、Ｑ成分における雑音推定のタイミングとが大きく異なるような事態が生じないので、雑音除去が適切に行われる。雑音除去部１４は、Ｉ成分から雑音成分を除去した信号を出力する。雑音除去部１４については、図４〜図８を用いて、後に詳しく説明する。
【００３０】
復調部１５は、雑音除去部１４により雑音成分が除去された、複素ベースバンド信号のＩ成分の信号を入力として、その入力された信号を振幅復調する。この振幅復調は、ＡＭラジオ放送局等といった送信元で行われた振幅変調に呼応したものである。復調部１５は、振幅復調の結果としての音声信号を出力部１６に伝達する。
【００３１】
出力部１６は、復調部１５から伝達された音声信号を出力する。出力部１６は、音声信号を増幅して、例えば、スピーカ等によって音声等の音響情報を再生する。
【００３２】
［２．  周波数位相補正部１３の構成等］
図２は、周波数位相補正部１３の構成を示す。周波数位相補正部１３は、同図に示すように、低域通過フィルタ部１３１と、正弦波発生部１３２と、位相補正部１３３と、乗算部１３４とを有する。
【００３３】
低域通過フィルタ部１３１は、低域通過フィルタとして作用し、周波数変換部１２で生成され出力された複素ベースバンド信号を入力とし、その複素ベースバンド信号の低域成分を出力する。低域通過フィルタは、遮断周波数より低い周波数の成分を殆ど減衰することなく通過させ、遮断周波数より高い周波数の成分を逓減させる。具体的には、遮断周波数は、例えば１００Ｈｚ等である。この低域通過フィルタは、例えば、１ＭＨｚの搬送波に対して水晶発振子の４０ｐｐｍ〜５０ｐｐｍの精度誤差により現れる４０〜５０Ｈｚの信号を通過させて、１００Ｈｚより高い周波数の音声信号を除去するために用いられる。なお、低域通過フィルタは周波数に応じた位相回転を生じるが、位相補正部１３３においてこの位相回転の影響は除去される。
【００３４】
正弦波発生部１３２は、低域通過フィルタ部１３１の出力する複素ベースバンド信号の低域成分を入力信号として、その入力信号の周波数としての周波数オフセットを検出し、検出した周波数オフセットを周波数とする正弦波を発生する。正弦波発生部１３２は、発生した正弦波の複素信号である複素正弦波を出力する。
【００３５】
位相補正部１３３は、正弦波発生部１３２が出力した複素正弦波について、低域通過フィルタ部１３１の入出力間で生じた位相回転の影響を除去するための補正を行い、補正後の正弦波の複素信号を出力する。
【００３６】
乗算部１３４は、周波数変換部１２が生成して出力した複素ベースバンド信号に、位相補正部１３３により補正された正弦波の複素信号の複素共役を乗じることで、複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを除去した複素信号を出力する。
【００３７】
以下、周波数位相補正部１３の作用について、図３を用いて説明する。
【００３８】
周波数位相補正部１３には、周波数変換部１２が出力した複素ベースバンド信号が入力される。図３の入力ＩＱ信号のＩ成分２１ａは、複素ベースバンド信号の実部信号であり、Ｑ成分２１ｂは、複素ベースバンド信号の虚部信号である。ＩＱ２次元平面２０ａにおいて、入力ＩＱ信号に係る音声信号等の時系列信号である振幅変調信号は、時間経過に応じて回転する線分２４ａ〜２４ｄ等で表せる。ＩＱ２次元平面２０ａではドットパターンで雑音成分を表現している。
【００３９】
図３の入力ＩＱ信号から周波数オフセット及び位相オフセットを除去した後のＩ成分２２ａ及びＱ成分２２ｂは、ＩＱ２次元平面２０ｂにおいて、音声信号等の時系列信号である振幅変調信号に係る線分２４ｅで表せる。ＩＱ２次元平面２０ｂではドットパターンで雑音成分を表現している。
【００４０】
図３のＩ成分２２ａ及びＱ成分２２ｂに対して位相補正部１３３での位相補正を行った後のＩ成分２３ａ及びＱ成分２３ｂは、ＩＱ２次元平面２０ｃにおいて、音声信号等の時系列信号である振幅変調信号に係る線分２４ｆで表せる。ＩＱ２次元平面２０ｃではドットパターンで雑音成分を表現している。線分２４ｆは、Ｉ軸上にあり、音声信号はＱ軸に現れない。また、ＩＱ２次元平面２０ｃにおいてＱ軸上には、雑音成分のみが現れている。
【００４１】
このように、周波数位相補正部１３では、周波数オフセット及び位相オフセットの除去と、位相補正とを行うことで、Ｉ成分に振幅変調された音声信号成分を含み、Ｑ成分に音声信号成分を含まず雑音成分を含む、補正した複素ベースバンド信号を出力する。
【００４２】
［３．  雑音除去部１４の構成］
図４は、雑音除去部１４の構成を示す。雑音除去部１４は、同図に示すように、第１時間周波数変換部１４１ａと、第２時間周波数変換部１４１ｂと、第１パワースペクトル演算部１４２ａと、第２パワースペクトル演算部１４２ｂと、雑音除去ゲイン演算部１４３と、ゲイン乗算部１４４と、周波数時間変換部１４５とを有する。
【００４３】
第１時間周波数変換部１４１ａは、周波数位相補正部１３による補正後の複素ベースバンド信号の実部信号であるＩ成分を入力として、その実部信号を、時間信号から、複数の周波数それぞれの成分を有する周波数信号に変換して出力する。図４においてこの周波数信号を、実部信号Ｒｅと虚部信号Ｉｍとからなる複素信号として表している。第２時間周波数変換部１４１ｂは、周波数位相補正部１３による補正後の複素ベースバンド信号の虚部信号であるＱ成分を入力として、その虚部信号を、時間信号から、複数の周波数それぞれの成分を有する周波数信号に変換して出力する。第１時間周波数変換部１４１ａ及び第２時間周波数変換部１４１ｂは、例えば、５１２、１０２４、或いは２０４８のサンプル点のＦＦＴ（Fast Fourier Transform）アルゴリズムを用いて時間信号の周波数信号（そのサンプル点分の周波数の成分を有する信号）への変換を行う。
【００４４】
第１パワースペクトル演算部１４２ａは、第１時間周波数変換部１４１ａの出力を、上述のサンプル点数の周波数それぞれの成分を有するパワースペクトルに変換して出力する。このパワースペクトルは、第１時間周波数変換部１４１ａの出力信号における振幅の２乗に相当する値を有する。第２パワースペクトル演算部１４２ｂは、第２時間周波数変換部１４１ｂの出力を、上述のサンプル点数の周波数それぞれの成分を有するパワースペクトルに変換して出力する。このパワースペクトルは、第２時間周波数変換部１４１ｂの出力信号における振幅の２乗に相当する値を有する。この第２パワースペクトル演算部１４２ｂの出力は、周波数位相補正部１３による補正後の複素ベースバンド信号の虚部信号であるＱ成分を基礎とする信号であるので、音声信号を含まない雑音スペクトルを示す。
【００４５】
雑音除去ゲイン演算部１４３は、雑音スペクトルを示す第２パワースペクトル演算部１４２ｂの出力を参照することで、第１パワースペクトル演算部１４２ａの出力に含まれる雑音成分を推定し、推定した雑音成分を除去するための、上述のサンプル点数の周波数それぞれについてのゲインＧを算出する。
【００４６】
ゲイン乗算部１４４は、雑音除去ゲイン演算部１４３で算出されたゲインＧを第１時間周波数変換部１４１ａの出力に乗じることで乗算結果としての複素信号を出力する。図４において、乗算結果として、実部信号Ｒｅ’と虚部信号Ｉｍ’とからなる複素信号を示している。
【００４７】
周波数時間変換部１４５は、ゲイン乗算部１４４が出力した複素信号を、第１時間周波数変換部１４１ａでの変換に呼応した逆変換により、周波数信号から時間信号に変換して出力する。この出力は、第１時間周波数変換部１４１ａの入力となった、補正後の複素ベースバンド信号の実部信号であるＩ成分から、ゲイン乗算部１４４の効果により、雑音成分が除去された信号となる。
【００４８】
このように雑音除去部１４は、入力される補正後の複素ベースバンド信号のＱ成分が音声信号成分を含まず雑音成分を含むことから、そのＱ成分の参照によるスペクトルサブトラクションを用いて、補正後の複素ベースバンド信号のＩ成分の定常雑音成分を除去する。これにより、雑音を例えば３ｄＢ〜６ｄＢ程度抑えることが可能となる。なお、ここで示した雑音除去部１４の構成は、補正後の複素ベースバンド信号のＱ成分の参照により雑音成分の推定を行って、その推定結果を用いて補正後の複素ベースバンド信号のＩ成分における雑音の除去を行う構成の一例に過ぎず、ウィナーフィルタ等を用いてもよいし、その他の変形した構成に置き換えてもよい。
【００４９】
以下、雑音除去部１４の各種変形例を示す。
【００５０】
［４．  雑音除去部１４の変形例１］
図５は、雑音除去部１４の一部を変形した雑音除去部１４ａの構成を示す。
【００５１】
雑音除去部１４ａでは、雑音除去部１４の構成に加えてビート雑音を除去するための構成を追加している。雑音除去部１４ａは、図５に示すように、第１時間周波数変換部１４１ａと、第２時間周波数変換部１４１ｂと、第１パワースペクトル演算部１４２ａと、第２パワースペクトル演算部１４２ｂと、雑音除去ゲイン演算部１４３ａと、ゲイン乗算部１４４と、周波数時間変換部１４５と、ピーク検出部１４６とを有する。雑音除去部１４ａの構成要素のうち、上述した雑音除去部１４（図４参照）と同様の構成要素については、図５において図４と同じ符号を付しており、ここでは説明を適宜省略する。
【００５２】
ピーク検出部１４６は、第２パワースペクトル演算部１４２ｂが出力した複数（つまり上述のサンプル点数）の周波数それぞれの成分を有するパワースペクトルを入力とし、そのパワースペクトルのピークとなる１つ又は複数の周波数であるピーク周波数を検出する。なお、ビート雑音はピークとして現れる。ピーク検出部１４６は、パワースペクトルを用いて各周波数について尖度を求める演算により得られた尖度が、所定閾値より大きいものを、ピークとして特定して、ピーク周波数の検出を行う。
【００５３】
雑音除去ゲイン演算部１４３ａは、上述した雑音除去ゲイン演算部１４３の一部を変形したものである。雑音除去ゲイン演算部１４３ａは、第２パワースペクトル演算部１４２ｂの出力を参照することで、第１パワースペクトル演算部１４２ａの出力に含まれる雑音成分を推定し、推定した雑音成分を除去し、かつ、ピーク検出部１４６で検出されたピーク周波数の成分を除去するための、上述のサンプル点数の周波数それぞれについてのゲインＧを算出する。
【００５４】
ゲイン乗算部１４４は、雑音除去ゲイン演算部１４３ａで算出されたゲインＧを第１時間周波数変換部１４１ａの出力に乗じることで乗算結果としての複素信号を出力する。
【００５５】
このような構成により雑音除去部１４ａは、入力される補正後の複素ベースバンド信号のＱ成分の参照により、補正後の複素ベースバンド信号のＩ成分の定常雑音成分及びビート雑音成分を除去する。
【００５６】
［５．  雑音除去部１４の変形例２］
図６は、雑音除去部１４の一部を変形した雑音除去部１４ｂの構成を示す。
【００５７】
雑音除去部１４ｂでは、雑音除去部１４の構成に加えてノッチフィルタを用いてビート雑音を除去する構成を追加している。雑音除去部１４ｂは、図６に示すように、第１時間周波数変換部１４１ａと、第２時間周波数変換部１４１ｂと、第１パワースペクトル演算部１４２ａと、第２パワースペクトル演算部１４２ｂと、雑音除去ゲイン演算部１４３と、ゲイン乗算部１４４と、周波数時間変換部１４５と、ピーク検出部１４６と、ノッチフィルタ係数演算部１４７と、ノッチフィルタ部１４８とを有する。雑音除去部１４ｂの構成要素のうち、上述した雑音除去部１４（図４参照）或いは雑音除去部１４ａ（図５参照）と同様の構成要素については、図６において図４或いは図５と同じ符号を付しており、ここでは説明を適宜省略する。
【００５８】
ノッチフィルタ係数演算部１４７は、ピーク検出部１４６で検出されたピーク周波数の成分をノッチフィルタにより除去するために用いられるフィルタ係数を算出する。
【００５９】
ノッチフィルタ部１４８は、周波数時間変換部１４５の出力に対して、ノッチフィルタ係数演算部１４７で算出したフィルタ係数を用いたノッチフィルタを適用する。このノッチフィルタによりビート雑音が除去される。ノッチフィルタでは、ビート雑音を例えば１０ｄＢ以上と大きく抑えることが可能となる。
【００６０】
このような構成により雑音除去部１４ｂは、入力される補正後の複素ベースバンド信号のＱ成分の参照により、補正後の複素ベースバンド信号のＩ成分の定常雑音成分及びビート雑音成分を除去する。
【００６１】
［６．  雑音除去部１４の変形例３］
図７は、雑音除去部１４を変形した雑音除去部１４ｃの構成を示す。
【００６２】
雑音除去部１４ｃは、ノッチフィルタを用いてビート雑音を除去する構成を備える。雑音除去部１４ｃは、図７に示すように、時間周波数変換部１４１と、パワースペクトル演算部１４２と、ピーク検出部１４６と、ノッチフィルタ係数演算部１４７と、ノッチフィルタ部１４８とを有する。時間周波数変換部１４１は、雑音除去部１４（図４参照）における第２時間周波数変換部１４１ｂと同様であり、パワースペクトル演算部１４２は、雑音除去部１４における第２パワースペクトル演算部１４２ｂと同様である。雑音除去部１４ｃの構成要素のうち、上述した雑音除去部１４ｂ（図６参照）と同様の構成要素については、図７において図６と同じ符号を付しており、ここでは説明を適宜省略する。
【００６３】
ピーク検出部１４６は、パワースペクトル演算部１４２が出力した複数（つまり上述のサンプル点数）の周波数それぞれの成分を有するパワースペクトルを入力とし、そのパワースペクトルのピークとなる１つ又は複数の周波数であるピーク周波数を検出する。
【００６４】
ノッチフィルタ部１４８は、周波数位相補正部１３による補正後の複素ベースバンド信号の実部信号であるＩ成分に対して、ノッチフィルタ係数演算部１４７で算出したフィルタ係数を用いたノッチフィルタを適用する。
【００６５】
このような構成により雑音除去部１４ｃは、入力される補正後の複素ベースバンド信号のＱ成分の参照により、補正後の複素ベースバンド信号のＩ成分のビート雑音成分を除去する。なお、受信装置１０（図１参照）において、例えば雑音除去部１４の後段に雑音除去部１４ｃを設けてもよい。この場合には、雑音除去部１４ｃは、周波数位相補正部１３の出力する補正後の複素ベースバンド信号のＱ成分に基づいてノッチフィルタ係数演算部１４７で算出したフィルタ係数を用いたノッチフィルタを、雑音除去部１４が出力する、補正後の複素ベースバンド信号のＩ成分の雑音除去後の信号に対して、適用する。
【００６６】
［７．  雑音除去部１４の変形例４］
図８は、雑音除去部１４を変形した雑音除去部１４ｄの構成を示す。
【００６７】
雑音除去部１４ｄは、図８に示すように、パルス雑音検出部１４０１とパルス雑音除去部１４０２とを有する。
【００６８】
パルス雑音検出部１４０１は、周波数位相補正部１３による補正後の複素ベースバンド信号の虚部信号であるＱ成分を入力として、そのＱ成分におけるパルス雑音が含まれる期間を検出する。パルス雑音検出部１４０１は、例えば、Ｑ成分の信号の振幅が予め定めた閾値を超える期間をパルス雑音が含まれる期間として検出する。なお、パルス雑音検出部１４０１の入力となるＱ成分に音声信号が含まれないので、パルス雑音検出部１４０１は、パルス雑音が含まれる期間を精度良く検出する。
【００６９】
パルス雑音除去部１４０２は、パルス雑音検出部１４０１により検出された、パルス雑音が含まれる期間に基づいて、周波数位相補正部１３による補正後の複素ベースバンド信号の実部信号であるＩ成分からパルス雑音を除去する。パルス雑音除去部１４０２は、そのパルス雑音を除去した信号を出力する。パルス雑音除去部１４０２は、例えば、Ｉ成分の信号波形に対して、パルス雑音が含まれる期間の前後の信号の値を結ぶように補間する等により、パルス雑音の除去を行う。
【００７０】
このような構成により雑音除去部１４ａは、入力される補正後の複素ベースバンド信号のＱ成分の参照により、補正後の複素ベースバンド信号のＩ成分のパルス雑音成分を除去する。
【００７１】
（他の実施の形態）
以上のように、本発明に係る技術の例示として実施の形態１を説明した。しかしながら、本発明に係る技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略等を行った実施の形態にも適用可能である。例えば、以下のような変形例も本発明の一実施態様に含まれる。
【００７２】
（１）上記実施の形態では、受信装置１０が受信する信号の例として、ＡＭラジオ放送信号を示したが、受信装置１０は、放送以外の形態で送信される送信信号を受信することとしてもよい。また、受信装置１０が受信する信号の搬送波の周波数は１ＭＨｚに限られず、１ＭＨｚより高い周波数でも低い周波数でもよい。
【００７３】
（２）上記実施の形態で示した受信装置１０は、メモリ、プロセッサ等を含む集積回路等で実現されることとしたが、メモリに記憶されたプログラムがプロセッサにより実行されてソフトウェア的にその受信装置１０の構成要素（例えば周波数変換部１２、周波数位相補正部１３、雑音除去部１４及び復調部１５）の機能を実現するものであってもよいし、専用のハードウェア（デジタル回路等）によりプログラムを用いずにその機能を実現するものであってもよい。また、複数の構成要素を結合したものを１つの回路で構成してもよい。また、受信装置１０の各構成要素の機能分担を変更してもよい。
【００７４】
（３）上記実施の形態における受信装置１０を構成する構成要素の一部又は全部は、１個のシステムＬＳＩ（Large Scale Integration：大規模集積回路）から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含んで構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭには、コンピュータプログラムが記録されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムに従って動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。また、上記各装置を構成する構成要素の各部は、個別に１チップ化されていてもよいし、一部又は全部を含むように１チップ化されてもよい。また、ここでは、システムＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、ＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。更には、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてあり得る。
【００７５】
（４）本発明の一態様としては、上述の受信装置１０の機能を実現するための処理手順としてのステップを含む受信方法であるとしてもよい。また、本発明の一態様としては、この受信方法に係る受信処理を、プロセッサを有する装置におけるプロセッサに実行させるための制御プログラム（コンピュータプログラム）であるとしてもよい。図９は、制御プログラムを用いて受信装置１０で実行される受信処理の一例を示すフローチャートである。アンテナ１１を備え、振幅変調により送信された信号を受信する受信処理に係る制御プログラムをプロセッサで実行する受信装置１０は、アンテナで受信された振幅変調信号を変換し複素ベースバンド信号を生成する周波数変換ステップＳ１と、周波数変換ステップＳ１で生成した複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを補正する周波数位相補正ステップＳ２と、周波数位相補正ステップＳ２での補正後の複素ベースバンド信号の実部信号に含まれている雑音成分を、その複素ベースバンド信号の虚部信号を参照した処理により、除去する雑音除去ステップＳ３と、雑音除去ステップＳ３で雑音成分が除去された実部信号を振幅復調する復調ステップＳ４と、復調ステップＳ４での振幅復調により得られた音響情報等に応じた出力を行う出力ステップＳ５とを実行する。図９に示す処理手順の実行順序は、必ずしも、上述した通りの順序に制限されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、実行順序を入れ替えたり並列処理したりその一部を省略したりすることができる。また、本発明の一態様としては、上述のコンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。また、本発明の一態様としては、前記コンピュータプログラム又は前記デジタル信号をコンピュータで読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Blu-ray（登録商標） Disc）、半導体メモリ等に記録したものとしてもよい。また、これらの記録媒体に記録されている前記デジタル信号であるとしてもよい。また、本発明の一態様としては、前記コンピュータプログラム又は前記デジタル信号を、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。また、本発明の一態様としては、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、前記メモリは、上記コンピュータプログラムを記録しており、前記マイクロプロセッサは、前記コンピュータプログラムに従って動作するとしてもよい。また、前記プログラム若しくは前記デジタル信号を前記記録媒体に記録して移送することにより、又は、前記プログラム若しくは前記デジタル信号を、前記ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。
【００７６】
（５）上記実施の形態及び上記変形例で示した各構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、例えば、車載ＡＭラジオ受信装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１０  受信装置
１１  アンテナ
１２  周波数変換部
１３  周波数位相補正部
１４、１４ａ〜１４ｄ  雑音除去部
１５  復調部
１６  出力部
１３１  低域通過フィルタ部
１３２  正弦波発生部
１３３  位相補正部
１３４  乗算部
１４１  時間周波数変換部
１４１ａ  第１時間周波数変換部
１４１ｂ  第２時間周波数変換部
１４２  パワースペクトル演算部
１４２ａ  第１パワースペクトル演算部
１４２ｂ  第２パワースペクトル演算部
１４３、１４３ａ  雑音除去ゲイン演算部
１４４  ゲイン乗算部
１４５  周波数時間変換部
１４６  ピーク検出部
１４７  ノッチフィルタ係数演算部
１４８  ノッチフィルタ部
１４０１  パルス雑音検出部
１４０２  パルス雑音除去部
【図１】
2019009564.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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