(57)【要約】【課題】ビット誤りにより生じるノイズを抑制し、データの品質低下を防止することができるノイズ低減装置を提供。【解決手段】ノイズ低減回路１０は、データ記憶部で時系列に連続して供給される入力データ１０ａをデータレジスタ１２０，　１２２，　１２４に記憶させ、ノイズ検出部１４でデータレジスタ１２０，　１２２，　１２４からそれぞれ供給されるデータ１２ａ，　１２ｂ，　１２ｃを用いてノイズの大きさを検出し、検出したノイズの大きさと所定の閾値１０ｃとの比較判定に応じてノイズ補正の有無を選択する出力選択信号１４ａを出力選択部１８に供給し、出力選択部１８から出力選択信号１４ａに応じて本来の出力する入力データ１２ｂと補正値演算部１６で算出した補正データ１６ａとのいずれか一方を出力し、閾値より大きなノイズに対して補正を行う。【選択図】　　　　図１
2004128758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力したデータにおける時系列の関係を保って複数段のそれぞれに保持するデータ記憶手段と、
該データ記憶手段のそれぞれが出力する保持データを用いてノイズの大きさを検出し、検出したノイズの大きさとあらかじめ設定した所定のスレッショルド値とを比較判定し、出力するデータを選択する選択信号を生成する出力制御手段と、
前記保持データを用いて前記出力するデータに対する補正データを算出する補正値算出手段と、
前記保持データのうち、前記出力するデータと前記補正データとのいずれか一方を前記選択信号により選択する出力選択手段とを含むことを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記データ記憶手段は、前記入力データがサンプリングされる少なくとも、連続３回を保持する３つのレジスタを含むことを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の装置において、前記出力制御手段は、前記所定のスレッショルド値をあらかじめ設定される固定値とすることを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の装置において、前記出力制御手段は、前記保持データのうち、前記出力する音声データを示す現在データに対して一つ前を示す過去データと前記現在データに対して一つ後を示す未来データとし、前記現在データと前記過去データとの第１差分値を算出する第１差分手段と、
前記現在データと前記未来データとの第２差分値を算出する第２差分手段と、
第１差分値に絶対値化を施して得られる第１差分絶対値と前記所定のスレッショルド値とを比較判定する第１比較手段と、
第２差分値に絶対値化を施して得られる第２差分絶対値と前記所定のスレッショルド値とを比較判定する第２比較手段と、
第１差分値と第２差分値が有する符号が互いに逆か否かを判定する判定手段と、
第１および第２比較手段ならびに前記判定手段の判定結果に応じて前記選択信号を生成する総合判定手段と、
前記所定のスレッショルド値を所定のタイミングで出力するスレッショルド値出力手段とを含み、
さらに、該装置は、前記スレッショルド値出力手段に対して前記所定のスレッショルド値の設定および前記所定のタイミングでの出力を制御する制御手段を含むことを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の装置において、前記補正値算出手段は、前記保持データのうち、前記出力するデータを示す現在データに対して一つ前を示す過去データと前記現在データに対して一つ後を示す未来データとし、前記過去データと前記未来データとを加算する加算手段と、
該加算手段の出力から平均値を算出する平均値算出手段とを含むことを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の装置において、前記スレッショルド値出力手段は、前記音声データの最大値を格納する最大値記憶手段と、
前記入力データの最小値を格納する最小値記憶手段と、
前記入力データと最大値とを比較する最大値検出手段と、
前記入力データと最小値とを比較する最小値検出手段と、
前記最大値と前記最小値との差分をとり、該差分の絶対値を出力するデータ範囲算出手段と、
該差分絶対値を係数倍し、該係数倍した差分絶対値を前記所定のスレッショルド値として出力する乗算手段とを含むことを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、前記スレッショルド値出力手段は、前記乗算手段に対する前記係数を設定する係数設定手段と、
供給された値を第１のスレッショルド値として格納するスレッショルド値格納手段と、
前記乗算手段からの出力を第２スレッショルド値とし、第１のスレッショルド値と第２のスレッショルド値とのいずれか一方を選択する閾値選択手段と、
該閾値選択手段の出力選択を指示する閾値選択信号を供給する選択指示記憶手段とを含み、
さらに、前記制御手段は、前記係数設定手段、前記スレッショルド値格納手段および前記選択指示記憶手段に対してそれぞれ制御を行うことを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置において、前記乗算手段は、シフトレジスタを用いることを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか一項に記載の装置において、該装置は、前記データ記憶手段、前記出力制御手段、前記補正値算出手段および前記出力選択手段の機能を実現させるプログラムを有していることを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置において、該装置は、前記スレッショルド値出力手段の機能を実現させるプログラムを有していることを特徴とするノイズ低減装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノイズ低減装置に関し、たとえば、ブルートゥース規格に基づく音声データ処理回路等に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、パーソナルコンピュータや家電製品等に付加価値機能を持たせることが検討されている。この付加価値機能の一つとして、上述したような各機器には、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）等のディジタル無線規格で動作する無線装置が開発されてきている。
【０００３】
一般に、これら無線装置間の無線通信は、通常、ビット誤りを含んでいる。この無線通信では発生するビット誤りが訂正されて正確な無線通信が行われるため、無線通信に対する様々な誤り訂正方式が提案されている。そして、各提案に則して実際に装置の開発もされてきている。これらの提案の内、誤り訂正を完全に行う方式の場合、使用する符号長が長くなる。このような符号長の使用は、音声通信処理の高速化が要求されるので、低ビットレートでの符号化を実現させる開発と相反する関係にある。このため、この方式の利用は少ない。
【０００４】
また、先の誤り訂正方式に対して低ビットレートでの符号化を重視した不完全な方式の場合、音声データには、どうしてもビット誤りが混入する。ビット誤りが混入した音声データを再生すると、ビット誤りは、再生音声にノイズとして現れ、音質を劣化させる。特に、ＰＣＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｃｏｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）符号化において線形特性の圧伸則を利用するＰＣＭリニア、ならびにＳＮ比を実効的に改善するように非線形特性の圧伸則を用いるＰＣＭ　Ａ則（ＰＣＭ　Ａ−Ｌａｗ）およびＰＣＭ　μ則（ＰＣＭ　μ−Ｌｏｗ）によるコード変換では、１ビットの誤りが大きなノイズを生じさせる場合がある。
【０００５】
後者の誤り訂正方式が施される場合、音声データにおけるノイズ除去対策は、生じるノイズの帯域に応じてローパスフィルタ（ＬＰＦ：　Ｌｏｗ　Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ）または帯域制限フィルタ（ＢＰＦ：　Ｂａｎｄ　Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ）等を用いて行われている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１７７６４１号公報
【特許文献２】
特開平１１−２９８３３５号公報
【特許文献３】
特開２００２−１１１７７１号公報。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、不完全な誤り訂正方式のノイズ対策は、ノイズ除去に用いるフィルタ回路の規模が大きく、搭載する装置の小型・軽量化を難しくする。さらに、この回路の搭載は、正常信号に対しても影響を与えて、全体の音質低下を招く虞があった。
【０００８】
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、ビット誤りにより生じるノイズを抑制し、データの品質低下を防止することができるノイズ低減装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、入力したデータにおける時系列の関係を保って複数段のそれぞれに保持するデータ記憶手段と、このデータ記憶手段のそれぞれが出力する保持データを用いてノイズの大きさを検出し、検出したノイズの大きさとあらかじめ設定した所定のスレッショルド値とを比較判定し、出力するデータを選択する選択信号を生成する出力制御手段と、保持データを用いて出力するデータに対する補正データを算出する補正値算出手段と、保持データのうち、出力するデータと補正データとのいずれか一方を選択信号により選択する出力選択手段とを含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明のノイズ低減装置は、データ記憶手段で時系列に連続して供給される入力データを各段に記憶させ、出力制御手段で各段から供給される保持データを用いてノイズの大きさを検出し、検出したノイズの大きさと所定のスレッショルド値との比較判定に応じてノイズ補正の有無を選択する選択信号を出力選択手段に供給し、出力選択手段から選択信号に応じて本来の出力する音声データと補正値算出手段で算出した補正データとのいずれか一方を出力することにより、フィルタ回路を構成する回路規模に比べて回路規模を大幅に小さくしながら、ビット単位で検出されたノイズに対して入力データを補正してノイズ抑制を施す。これにより、再生時の音質も保つことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に添付図面を参照して本発明によるノイズ低減装置の実施例を詳細に説明する。
【００１２】
本実施例は、本発明のノイズ低減装置をノイズ低減回路１０に適用した場合である。本発明と直接関係のない部分について図示および説明を省略する。以下の説明で、信号はその現れる接続線の参照番号で指示する。
【００１３】
ノイズ低減回路１０には、図１に示すように、データ記憶部１２、ノイズ検出部１４、補正値演算部１６および出力選択部１８が含まれている。データ記憶部１２には、少なくとも３つのデータレジスタ１２０，　１２２，　１２４が含まれている。本実施例のデータレジスタ１２０，　１２２，　１２４には、Ｄ型のフリップフロップ回路が用いられている。データレジスタ１２０には、入力データ１０ａが入力される。
【００１４】
ここで、本実施例における入力データ１０ａは、ブルートゥース規格のような無線通信において受信装置で受信した音声データである。しかしながら、入力データ１０ａが音声に限定されないことは言うまでもない。
【００１５】
データレジスタ１２０，　１２２，　１２４は、これらの回路の内、出力と入力を２組縦列接続させながら、各出力信号１２ａ，　１２ｂ，　１２ｃをノイズ検出部１４に供給している。また、データレジスタ１２０，　１２４は、出力信号１２ａ，　１２ｃを補正演算部１６に供給している。データレジスタ１２２は、出力信号１２ｂを出力選択部１８に供給している。データレジスタ１２０，　１２２，　１２４には、共通のクロック信号１０ｂが供給されている。本実施例でクロック信号１０ｂは、８ｋＨｚを使用している。
【００１６】
ノイズ検出部１４は、データ記憶部１２から供給される出力信号１２ａ，　１２ｂ，　１２ｃを用いて、閾値１０ｃに比べて出力信号１２ｂが大きいか否か判定し、出力選択信号１４ａを生成する機能を有している。本実施例において閾値１０ｃはあらかじめ決められた固定値である。ノイズ検出部１４には、図２に示すように、減算演算部１４０ａ，　１４０ｂ、比較部１４２ａ，　１４２ｂ、判定部１４４およびノイズ総合判定部１４６が含まれている。減算演算部１４０ａは、出力信号１２ａと出力信号１２ｂとの差分（ｘ［ｉ＋１］−ｘ［ｉ］）を算出する。減算演算部１４０ａは、演算結果１４０ｃを比較部１４２ａの一端側Ａおよび判定部１４４の一端側１４４ａに出力する。また、減算演算部１４０ｂは、出力信号１２ｂと出力信号１２ｃとの差分（ｘ［ｉ］−ｘ［ｉ−１］）を算出し、演算結果１４０ｄを比較部１４２ｂの一端側Ａおよび判定部１４４の一端側１４４ｂに出力する。
【００１７】
比較部１４２ａは、演算結果１４０ｃに絶対値処理を施した差分絶対値と他端側Ｂを介して供給される閾値１０ｃ　（ＴＨ）との大きさを比較する機能を有している。比較部１４２ａは、差分絶対値と閾値との差が正のとき、比較結果１４２ｃとしてレベル「Ｈ」を出力し、これ以外ではレベル「Ｌ」をノイズ総合判定部１４６に出力する。また、比較部１４２ｂは、演算結果１４０ｄに絶対値処理を施した差分絶対値と他端側Ｂを介して供給される閾値１０ｃ　（ＴＨ）との大きさを比較する機能を有している。比較部１４２ｂは、差分絶対値と閾値との差が正のとき、比較結果１４２ｄとしてレベル「Ｈ」を出力し、これ以外ではレベル「Ｌ」をノイズ総合判定部１４６に出力する。
【００１８】
判定部１４４は、端部１４４ａ，　１４４ｂから供給される差分の符号が互いに逆符号または差分の乗算結果の符合が負であるか否かの判定を行う機能を有している。判定部１４４において差分の符号が互いに逆符号または差分の乗算結果の符合が負と判定された際に、判定部１４４は、判定結果１４４ｃとして、レベル「Ｈ」をノイズ総合判定部１４６に出力し、これ以外の場合にはレベル「Ｌ」を出力する。
【００１９】
ノイズ総合判定部１４６は、３入力１出力タイプの論理積ゲート回路を用いている。ノイズ総合判定部１４６には、入力信号としてノイズ検出における条件を表す比較結果１４２ｃ，　１４２ｄおよび判定結果１４４ｃが入力される。ノイズ総合判定部１４６は、ノイズ検出における条件を満たす、すなわち入力信号すべてがレベル「Ｈ」のとき、ノイズ検出されたものと判定して補正値を選択するように、レベル「Ｈ」の出力選択信号１４ａを出力選択部１８に出力する。これ以外の場合、ノイズが未検出と総合判定し、レベル「Ｌ」の出力信号１２ｂを選択するように、出力選択部１８に出力する。
【００２０】
図１に戻って、補正値演算部１６は、ノイズ検出時のデータに対する補正値を算出する演算機能を有している。本実施例で補正値演算部１６は、ノイズ検出されたデータに相前後してサンプリングされたデータＸ［ｉ＋１］，　Ｘ［ｉ−１］を用いてデータＸ［ｉ］を平均値として算出する。補正値演算部１６は、図３に示すように、加算演算部１６０およびシフトレジスタ１６２を備えている。加算演算部１６０は、データＸ［ｉ＋１］，　Ｘ［ｉ−１］を加算してシフトレジスタ１６２に出力する。シフトレジスタ１６２は、供給される所定のタイミング信号１６４に応じて１ビット右にシフトさせて出力する。この処理により、シフトレジスタ１６２は、係数０．５を乗算したと同じ結果を出力する。したがって、補正値演算部１６は、最終的に平均値を生成する。補正値演算部１６は、平均値を補正値１６ａとして出力選択部１８に出力する。
【００２１】
再び、図１に戻って、出力選択部１８は、サンプリングしたデータとしての出力信号１２ｂ　（Ｘ［ｉ］）と補正値１６ａとのいずれか一方をノイズ検出に応じた出力選択信号１４ａで選択する切換スイッチである。出力選択部１８は、ノイズの低減された補正信号および本来ノイズの少ない信号のいずれか一方の信号として出力信号１８ａを出力する。このように選択して出力することにより、ビット誤りが生じているビットに対してだけ補正が施され、他の正常なビットが不要な信号処理によって抑制されることなく、出力することができる。
【００２２】
次にノイズ検出部１４の動作原理について図４を参照しながら簡単に説明する。図４の横軸は、時間軸であり、クロック信号１０ｂでのサンプリング位置を示している。また、縦軸は出力レベルを示している。ノイズ検出部１４は、出力信号１２ｂ　Ｘ［ｉ］に対して相前後する出力信号１２ａ　Ｘ［ｉ＋１］と出力信号１２ｃ　Ｘ［ｉ−１］に着目してノイズ検出を行う。図中の曲線２０は、実際に時間変化する音声データを表している。図４の出力信号１２ｂは、曲線２０を位置［ｉ］でのサンプリング値Ｘ［ｉ］が正極側に非常に大きい場合を示している。この場合、データ関係がＸ［ｉ］＞Ｘ［ｉ＋１］（Ｘ［ｉ］−Ｘ［ｉ＋１］＞０）およびＸ［ｉ］＞Ｘ［ｉ−１］（Ｘ［ｉ−１］−Ｘ［ｉ］＜０）にあり、かつ差分絶対値｜Ｘ［ｉ］−Ｘ［ｉ＋１］｜−ＴＨ＞０および差分絶対値｜Ｘ［ｉ］−Ｘ［ｉ−１］｜−ＴＨ＞０を満足するとき、データＸ［ｉ］には大きなノイズが乗っていると判定する。
【００２３】
また、ノイズの発生は、図示しないが、曲線２０における位置［ｉ］でのサンプリング値Ｘ［ｉ］が負極側に非常に大きい場合も考えられる。この場合は、データ関係がＸ［ｉ＋１］＞Ｘ［ｉ］（Ｘ［ｉ］−Ｘ［ｉ＋１］＜０）およびＸ［ｉ−１］＞Ｘ［ｉ］（Ｘ［ｉ−１］−Ｘ［ｉ］＞０）にあり、かつ差分絶対値｜Ｘ［ｉ＋１］−Ｘ［ｉ］｜−ＴＨ＞０および差分絶対値｜Ｘ［ｉ−１］−Ｘ［ｉ］｜−ＴＨ＞０を満足するとき、データＸ［ｉ］には大きなノイズが乗っていると判定する。すなわち、データＸ［ｉ］のノイズ検出条件は、差分の符号が異なり、かつ相前後するサンプリング値との差分絶対値それぞれが閾値ＴＨより大きい場合であることがわかる。さらに、ノイズ検出は、上述した２つの条件のいずれかが成立していればよいことから、プログラム的に条件を記載すると、条件式は、（Ｘ［ｉ］＞Ｘ［ｉ−１］　＆＆　｜Ｘ［ｉ］−Ｘ［ｉ−１］｜＞ＴＨ　＆＆　Ｘ［ｉ］＞Ｘ｛ｉ＋１］　＆＆　｜Ｘ［ｉ］−Ｘ［ｉ＋１］＞ＴＨ）　｜｜　（Ｘ［ｉ−１］＞Ｘ［ｉ］　＆＆　｜Ｘ［ｉ−１］−Ｘ［ｉ］＞ＴＨ　＆＆　Ｘ［ｉ＋１］＞Ｘ［ｉ］　＆＆　｜ｘ［ｉ＋１］−Ｘ［ｉ］｜＞ＴＨ）となる。
【００２４】
ノイズ検出部１４は、この条件を反映して回路を構成し、検出に応じて補正値１６ａが選択されるように出力選択信号１４ａを出力選択部１８に供給する。一方、補正値演算部１６では、データＸ［ｉ＋１］とデータＸ［ｉ−１］の平均値をデータＸ［ｉ］における新たに補正値として生成する。そして、ノイズ低減回路１０は、ノイズ検出に応動して出力選択部１８から補正値１６ａを出力する。これ以外の場合、ノイズ低減回路１０は、ビット誤りのない正常な信号を出力することができる。
【００２５】
これにより、これまでのように正常な信号に対してまで影響を与えることがなく、ビット誤りが生じているビットだけを選択的に抑制することができる。したがって、データの品質、たとえば音質低下を回避することができる。
【００２６】
ところで、このような時間を考慮して情報を正確に伝送する考えはこれまでにもいくつか提案されている。たとえば、制御情報割当方法は、現在の制御情報と過去の制御情報とを組にして１つの送信シンボルに割り当てて、この送信シンボルに所定の拘束条件を付加して送信シンボルに誤り訂正能力を持たせて制御情報を精度よく伝送している（特許文献１の特開平１１−１７７６４１号公報を参照）。
【００２７】
また、誤り訂正回路は、無線通信路を介して受信された（ｎ，ｋ）符号の誤り訂正において、情報ビットｋに対応する受信信号レベル低下部分を検出する検出手段と、その位置を特定する特定手段と、特定位置を受信系信号処理部の処理遅れおよび処理内容を考慮して補正する補正手段と、補正位置に含まれる情報ビットｋの特定ビットをビット反転して誤り訂正する訂正手段とを備えて、一部を対象にビット反転を行うことから、すべてを対象にするものに比べて誤り訂正の処理時間を短くすることができる（特許文献２の特開平１１−２９８３３５号公報を参照）。
【００２８】
信号のノイズを測定して、符号の誤り率を推定する受信装置が提案されている。ディジタル変調信号伝送システムの受信装置で、受信信号から与えられる信号点と、復調用に設定している中心位置の間の距離を雑音レベルとして算出し、この雑音レベルを変調方式から決まる信号点間距離で除算し、信号点間距離対雑音比を算出して符号誤り率を認識できるようにしている（特許文献３の特開２００２−１１１７７１号公報）。
【００２９】
特許文献１は、情報の時間変化を考える点で類似し、記載の制御方法は、ビタビに特有な送信シンボルに所定の拘束条件を付加して送信シンボルに誤り訂正能力を持たせている。しかしながら、ノイズ低減回路１０は、ビタビと何ら関係なく、ノイズのレベル検出に応じてノイズ低減を図っている。特許文献２は、信号レベル低下に対して検出、位置特定、補正および誤り訂正を行って、部分的に誤り訂正を行う点で類似した点が見られる。特許文献２のレベル検出は、信号レベルとある閾値とを比較して閾値を下回った部分をレベル低下部分とし、直接的なレベル比較により行われている。また、閾値は信号レベルの時間軸上の平均値に応じて可変閾値としている。本実施例におけるノイズ低減回路１０は、時間軸の対象データに対して相前後するサンプリング点の値を用いてノイズ条件からノイズの有無を判定する構成を有し、明らかに特許文献２と異なる。
【００３０】
また、ノイズ低減回路１０は、特許文献３に示すような信号点間距離対雑音比の算出を行うものでなく、単に前述したノイズ条件を満足するか否かに応じて補正値１６ａの選択を行うものである。これら３つを組み合わせても、本実施例のノイズ低減回路１０は実現させることはできない。
【００３１】
本実施例によれば、ビット誤りによるノイズが発生してもノイズ検出に応じて該当する信号（ビット）だけを対象に補正することにより、単にノイズを抑制するだけでなく、これまでの信号すべてに対して施したノイズ対策信号処理に比べて全体としての信号品質を良好に保つことができる。したがって、音質低下の抑制も行うことができる。
【００３２】
次にノイズ低減回路１０における変形例について説明する。また、本実施例は、回路構成において先の実施例と共通する部分に対して同じ参照符号を用い、説明の煩雑さを回避するため説明を省略する。
【００３３】
〈変形例１〉
ノイズ低減回路１０は、図５に示すように、先の実施例の回路構成に加えて、閾値レジスタ２２およびＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）２４を含んでいる。閾値レジスタ２２は、データ記憶するレジスタである。閾値レジスタ２２は、ＣＰＵ　２４から供給される閾値１０ｄを格納し、所定のタイミングで読み出した閾値１０ｃをノイズ検出部１４に供給する。ＣＰＵ　２４は、閾値レジスタ２２に生成した閾値１０ｄを供給する機能を有している。
【００３４】
この構成により、先の実施例に比べて閾値の設定を動的に変化させることができる。これにより、ノイズを抑制して音質を保つとともに、ノイズ検出における自由度が先の実施例に比べて大きくすることができ、ノイズ検出における処理のフレキシビリティを増やすことができる。
【００３５】
〈変形例２〉
ノイズ低減回路１０は、図６に示すように、先の実施例の回路構成に閾値演算部２６を新たに加えている。閾値演算部２６は、閾値を供給される入力データ１０ａに基づいて生成する機能を有している。閾値演算部２６は、図７に示すように、最大値レジスタ２６０、比較部２６２ａ，　２６２ｂ、最小値レジスタ２６４、減算演算部２６６および定数乗算部２６８を含む。
【００３６】
最大値レジスタ２６０および最小値レジスタ２６４は、ともに入力データを記憶するレジスタで、それぞれ所定の期間中に供給される入力データの内、最大値と最小値とをそれぞれ格納する機能を有する。最大値レジスタ２６０は、所定のタイミングで最大値２６０ａをそれぞれ、比較部２６２ａの端子２６２ｃおよび減算演算部２６６の端子２６６ａに出力する。また、最小値レジスタ２６４は、　所定のタイミングで最小値２６４ａをそれぞれ、比較部２６２ｂの端子２６２ｄおよび減算演算部２６６の端子２６６ｂに出力する。また、最大値レジスタ２６０および最小値レジスタ２６４には、それぞれ比較部２６２ａ，　２６２ｂからの書込みイネーブル信号２６２ｅ，　２６２ｆが供給されている。
【００３７】
比較部２６２ａは、入力データ１０ａと最大値２６０ａを比較して入力データ１０ａの中から新たな最大値を探す機能を有している。比較部２６２ａは、端子２６２ｇを介して供給される入力データ１０ａに新たな最大値が検出された際に書込みイネーブル信号２６２ｅを最大値レジスタ２６０に出力する。また、比較部２６２ｂは、入力データ１０ａと最小値２６４ａを比較して入力データ１０ａの中から新たな最小値を探す機能を有している。比較部２６２ａは、端子２６２ｈを介して供給される入力データ１０ａに新たな最小値が検出された際に書込みイネーブル信号２６２ｆを最小値レジスタ２６４に出力する。
【００３８】
減算演算部２６６は、所定の期間における入力データ１０ａの最大レベル範囲を算出する機能を有している。このレベル範囲は、最大値２６０ａと最小値２６４ａの差分値を算出して得られる。減算演算部２６６は、算出したレベル範囲の値２６６ｃを定数乗算部２６８に出力する。
【００３９】
定数乗算部２６８は、あらわに示していないが乗算器を有している。乗算器には、供給されるレベル範囲の値２６６ｃに掛けるようにあらかじめ設定した所定の定数が供給されている。ここで、所定の定数は、１より小さい数値である。定数乗算部２６８は、乗算結果を閾値１０ｃとして出力する。
【００４０】
このように構成することにより、閾値演算処理は、ある期間中に供給される入力データ１０ａの中で最大値レジスタ２６０と最小値レジスタ２６４にそれぞれ格納されている値を比較部２６２ａ，　２６２ｂの各比較結果２６２ｅ，　２６２ｆに応じて格納するデータの更新させる。そして、最大値レジスタ２６０と最小値レジスタ２６４から読み出した最大値２６０ａと最小値２６４ａを減算演算部２６６に供給してレベル範囲の値２６６ｃを算出し、この値２６６ｃに定数を乗算して閾値１０ｃを生成する。閾値１０ｃは、変動する入力データ１０ａを基に生成されることから、先の実施例よりも動的な変化に対応して決定される。したがって、この閾値１０ｃを用いてノイズ検出を行うと、より適切なノイズ検出を行うことができ、結果としてノイズの補正も良好に行うことができる。
【００４１】
〈変形例３〉
ノイズ低減回路１０は、閾値に関する変形例１と変形例２の構成を組み合わせたような構成である。すなわち、ノイズ低減部１０は、図８に示すように、先の実施例の構成にＣＰＵ　２４および閾値演算部２６を有している。特に、閾値演算部２６には、図７の構成要素の内、定数倍乗算部２６８をシフトレジスタ２６８ａにしている。また、閾値演算部２６には、閾値レジスタ２６８ｂ、シフト選択レジスタ２６８ｃ、閾値選択レジスタ２６８ｄおよび閾値選択部２６８ｅが含まれている。
【００４２】
閾値レジスタ２６８ｂ、シフト選択レジスタ２６８ｃおよび閾値選択レジスタ２６８ｄは、データ記憶するレジスタまたはメモリである。閾値レジスタ２６８ｂ、シフト選択レジスタ２６８ｃおよび閾値選択レジスタ２６８ｄには、ＣＰＵ　２４から供給される制御データ２４ａ，　２４ｂ，　２４ｃが供給され、それぞれ格納される。閾値選択部２６８ｅは、２入力・１出力の選択回路である。
【００４３】
シフト選択レジスタ２６８ｂは、供給される制御データ２４ａを格納し、シフトレジスタ２６８ａに制御データ２４ａに応じてシフト方向およびシフト量または右シフト量を表す制御信号２６８ｇを出力する。これにより、シフトレジスタ２６８ａには、供給されるレベル範囲の値２６６ｃに１より小さい値の制御信号２６８ｇが乗算係数として可変的に供給され、シフト制御を受ける。シフトレジスタ２６８ａは、シフト制御に応じてレベル範囲の値２６６ｃをシフトさせたスレッショルド値２６８ｆを閾値選択部２６８ｅに出力する。シフト選択レジスタ２６８ｂは、このようにレベル範囲の値２６６ｃに対するビットシフト量を決定する機能を有している。
【００４４】
閾値レジスタ２６８ｃは、制御データ２４ｂとしてスレッショルド値が供給され、図示しないが所定のタイミングで読み出したスレッショルド値２６８ｈ（第１のスレッショルド値）を閾値選択部２６８ｅに出力する。閾値選択レジスタ２６８ｄは、制御データ２４ｃを格納し、所定のタイミングで閾値選択部２６８ｅに閾値選択信号２６８ｉを出力する。
【００４５】
閾値選択部２６８ｅは、供給されるスレッショルド値２６８ｈ（第１のスレッショルド値）とスレッショルド値２６８ｆ（第２のスレッショルド値）とのいずれか一方を閾値選択信号２６８ｉの選択に応動して出力する。本実施例における閾値選択部２６８ｅは、スレッショルド値２６８ｆ，　２６８ｉの一方を閾値１０ｃとして出力する。
【００４６】
閾値演算部２６は、ＣＰＵ　２４の設定および選択の制御に応じて閾値を生成する。このようにＣＰＵ　２４から閾値１０ｃの設定を可能にすることにより、無線通信における通信状況により変化する誤り率等に対応した調整を行うことができ、より適切で、かつアプリケーションにも対応した総合的なノイズ低減を行うことができる。
【００４７】
なお、前述した実施例は、回路を構成する場合として説明したが、この場合に限定されるものでなく、構成した回路と同じ処理をソフトウェアで実現してもよい。また、ノイズ低減回路１０において前述した実施例や変形例を組み合わせても実現できることは言うまでもない。
【００４８】
以上のように構成することにより、ビット誤りの中でノイズに起因しているビット情報を検出し、この検出したビットに対して時間的に相前後するビット情報から補正値を生成し、検出したビットの内、異常なビットだけに対してノイズ補正の有無を選択し、このビットを補正値で置き換えるので、フィルタ処理による入力信号すべてに対する信号の抑圧を招くことなく、データ品質、特に音声データの場合、音質の低下を防ぐことができる。
【００４９】
また、ＣＰＵ　２４からの閾値を記憶して、ノイズ検出を行うことにより、動的にノイズ検出を対応させることができる。さらに、閾値を入力データに基づいて演算により生成することから、入力データに応じたノイズ検出を行うことができ、より適切な補正を可能にする。
【００５０】
そして、上述した２つの閾値設定を組み合わせ、いずれか一方を選択することにより、無線通信における通信状況を把握し、この通信状況に応じた閾値を設定して誤り率の変化等に対してより一層柔軟に対応することができるようになる。これにより、総合的なノイズ補正を適切に行うことができる。
【００５１】
ノイズ低減回路１０は、ハードウェアだけでなく、ソフトウェアでも各構成要素の機能を持たせるプログラム化が可能で、信号処理部で行われるソフトウェア処理の構成要素が利用できれば、新たな構成要素を設けることなく、ノイズ低減に対する機能向上を図ることができ、小型化にも大いに貢献することができる。
【００５２】
【発明の効果】
このように本発明のノイズ低減装置によれば、ビット単位で異常が検出されたノイズに対して入力データを補正してノイズ抑制を施すことにより、入力信号の品質、特に音声データを再現した際の音質低下を防止することができる。また、この構成は、フィルタ回路を構成する回路規模に比べて回路規模を大幅に小さくできるので、搭載機器の小型化にも寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のノイズ低減装置を適用したノイズ低減回路の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】図１のノイズ低減回路におけるノイズ検出部の構成を示すブロック図である。
【図３】図１のノイズ低減回路における補正値演算部の構成を示すブロック図である。
【図４】図１のノイズ低減回路で行うノイズ検出の原理を説明する図である。
【図５】図１のノイズ低減回路に対する変形例１の概略的な構成を示すブロック図である。
【図６】図１のノイズ低減回路に対する変形例２の概略的な構成を示すブロック図である。
【図７】図６における閾値演算部の構成を示すブロック図である。
【図８】図１のノイズ低減回路に対する変形例３の概略的な構成を示すブロック図である。
【図９】図８における閾値演算部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０　ノイズ低減回路
１２　データ記憶部
１４　ノイズ検出部
１６　補正値演算部
１８　出力選択部
２２　閾値レジスタ
２４　ＣＰＵ
２６　閾値演算部
【図１】
2004128758.tif 000003
【図２】
2004128758.tif 000004
【図３】
2004128758.tif 000005
【図４】
2004128758.tif 000006
【図５】
2004128758.tif 000007
【図６】
2004128758.tif 000008
【図７】
2004128758.tif 000009
【図８】
2004128758.tif 000010
【図９】
2004128758.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月5日(2003.12.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時系列の関係を保って連続する３つのデータ保持し出力するデータ記憶手段と、
前記データ記憶手段から出力された前記連続する複数のデータ間の差分を算出し、前記差分と予め設定された所定のスレッショルド値との比較結果と、前記差分の符号とに基づいて選択信号を生成する出力制御手段と、
前記連続する３つのデータのうち、任意の２つのデータに基づいて補正データを算出し出力する補正値算出手段と、
前記選択信号に応じて、前記連続する３つのデータのうち、前記任意の２つのデータ以外のデータ、若しくは前記補正値算出手段から出力された前記補正データのいずれか一方を選択し出力する出力選択手段とを有することを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記出力制御手段は、前記差分を算出する減算演算部と、
前記差分と前記スレッショルド値とを比較する比較部と、
前記差分の符号を判定する判定部とを有することを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、前記判定部は、前記減算演算部から出力された差分の符号が逆符号であるか否かを判定することを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項４】
請求項２に記載の装置において、前記判定部は、前記減算演算部から出力された差分の乗算結果の符号が負であるか否かを判定することを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の装置において、前記補正値算出手段は、前記データ記憶手段から出力された前記データの平均値を算出することを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の装置において、前記出力制御手段は、前記スレッショルド値を所定のタイミングで出力するスレッショルド値出力手段を有することを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、前記スレッショルド値出力手段は、前記スレッショルド値を算出するＣＰＵと、
前記スレッショルド値が格納されるレジスタとを有することを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項８】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の装置において、前記スレッショルド値は、前記データ記憶手段に入力される前記連続する複数のデータに基づいて生成されることを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置において、前記スレッショルド値は、前記連続する複数のデータの最大値および最小値に基づいて生成されることを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか一項に記載の装置において、前記連続する３つのデータは、音声データであることを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項１１】
入力された連続する３つのデータを該データの時系列の関係を保って保持するデータ記憶手段と、
前記データ記憶手段から出力された前記連続する３つのデータを用いて入力されたノイズの大きさを検出し、検出したノイズの大きさとあらかじめ設定した所定のスレッショルド値とを比較判定し、選択信号を生成する出力制御手段と、
前記連続する３つのデータのうち、前記任意の２つのデータを用いて補正データを算出する補正値算出手段と、
前記連続する３つのデータのうち、前記任意の２つのデータ以外のデータ、若しくは前記補正データのいずれか一方を前記選択信号により選択する出力選択手段とを有し、
前記出力制御手段は、現在データと該現在データに対して一つ前を示す過去データとの第１差分値を算出する第１差分手段と、
前記現在データと該現在データに対して一つ後を示す未来データとの第２差分値を算出する第２差分手段と、
前記第１差分値に絶対値化を施して得られる第１差分絶対値と前記所定のスレッショルド値とを比較判定する第１比較手段と、
前記第２差分値に絶対値化を施して得られる第２差分絶対値と前記所定のスレッショルド値とを比較判定する第２比較手段と、
前記第１差分値と前記第２差分値とが有する符号が互いに逆か否かを判定する判定手段と、
前記第１比較手段の比較判定結果と第２比較手段の比較判定結果と前記判定手段の判定結果とに応じて前記選択信号を生成する総合判定手段と、
前記所定のスレッショルド値を所定のタイミングで出力するスレッショルド値出力手段と、
前記スレッショルド値出力手段に対して前記所定のスレッショルド値の設定および前記所定のタイミングでの出力を制御する制御手段とを含むことを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置において、前記補正値算出手段は、前記連続する３つのデータのうち、前記現在データに対して一つ前を示す過去データと前記現在データに対して一つ後を示す未来データとを加算する加算手段と、
前記加算手段の出力から前記過去データと前記未来データとの平均値を算出する平均値算出手段とを含むことを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の装置において、前記スレッショルド値出力手段は、前記データ記憶手段に入力される前記データの最大値を格納する最大値記憶手段と、
前記データ記憶手段に入力される前記データの最小値を格納する最小値記憶手段と、
前記データ記憶手段に入力される前記データと前記最大値とを比較する最大値検出手段と、
前記データ記憶手段に入力される前記データと前記最小値とを比較する最小値検出手段と、
前記最大値と前記最小値との差分をとり、該差分の絶対値を出力するデータ範囲算出手段と、
前記差分絶対値を係数倍し、該係数倍した差分絶対値を前記所定のスレッショルド値として出力する乗算手段とを含むことを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項１４】
請求項１１、１２または１３に記載の装置において、前記スレッショルド値出力手段は、前記乗算手段に対する前記係数を設定する係数設定手段と、
供給された値を第１のスレッショルド値として格納するスレッショルド値格納手段と、
前記乗算手段からの出力を第２のスレッショルド値とし、前記第１のスレッショルド値と前記第２のスレッショルド値とのいずれか一方を選択する閾値選択手段と、
該閾値選択手段の出力選択を指示する閾値選択信号を供給する選択指示記憶手段とを含み、
前記制御手段は、前記係数設定手段、前記スレッショルド値格納手段および前記選択指示記憶手段に対してそれぞれ制御を行うことを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載の装置において、前記乗算手段は、シフトレジスタからなることを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項１６】
請求項１ないし１５のいずれか一項に記載の装置において、該装置は、前記データ記憶手段、前記出力制御手段、前記補正値算出手段および前記出力選択手段の機能を実現させるプログラムを有していることを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項１７】
請求項６、７、１０ないし１６のいずれか一項に記載の装置において、該装置は、前記スレッショルド値出力手段の機能を実現させるプログラムを有していることを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項１８】
請求項１１ないし１７のいずれか一項に記載の装置において、前記連続する３つのデータは、音声データであることを特徴とするノイズ低減装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明のノイズ低減装置は、データ記憶手段で時系列に連続して供給される入力データを各段に記憶させ、出力制御手段で各段から供給される保持データを用いてノイズの大きさを検出し、検出したノイズの大きさと所定のスレッショルド値との比較判定に応じてノイズ補正の有無を選択する選択信号を出力選択手段に供給し、出力選択手段から選択信号に応じて本来の出力する入力データと補正値算出手段で算出した補正データとのいずれか一方を出力することにより、フィルタ回路を構成する回路規模に比べて回路規模を大幅に小さくしながら、ビット単位で検出されたノイズに対して入力データを補正してノイズ抑制を施す。これにより、再生時の音質も保つことができる。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
判定部１４４は、端部１４４ａ，　１４４ｂから供給される差分の符号が互いに逆符号または差分の乗算結果の符号が負であるか否かの判定を行う機能を有している。判定部１４４において差分の符号が互いに逆符号または差分の乗算結果の符合が負と判定された際に、判定部１４４は、判定結果１４４ｃとして、レベル「Ｈ」をノイズ総合判定部１４６に出力し、これ以外の場合にはレベル「Ｌ」を出力する。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
次にノイズ検出部１４の動作原理について図４を参照しながら簡単に説明する。図４の横軸は、時間軸であり、クロック信号１０ｂでのサンプリング位置を示している。また、縦軸は出力レベルを示している。ノイズ検出部１４は、出力信号１２ｂ　Ｘ［ｉ］に対して相前後する出力信号１２ａ　Ｘ［ｉ＋１］と出力信号１２ｃ　Ｘ［ｉ−１］に着目してノイズ検出を行う。図中の曲線２０は、実際に時間変化する音声データを表している。図４は、曲線２０に載るはずの出力信号１２ｂを位置［ｉ］でサンプリングした値Ｘ［ｉ］が正極側に非常に大きい場合を示している。この場合、データ関係がＸ［ｉ］＞Ｘ［ｉ＋１］（Ｘ［ｉ］−Ｘ［ｉ＋１］＞０）およびＸ［ｉ］＞Ｘ［ｉ−１］（Ｘ［ｉ−１］−Ｘ［ｉ］＜０）にあり、かつ差分絶対値｜Ｘ［ｉ］−Ｘ［ｉ＋１］｜−ＴＨ＞０および差分絶対値｜Ｘ［ｉ］−Ｘ［ｉ−１］｜−ＴＨ＞０を満足するとき、データＸ［ｉ］には大きなノイズが乗っていると判定する。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
また、ノイズの発生は、図示しないが、曲線２０における位置［ｉ］でのサンプリング値Ｘ［ｉ］が負極側に非常に大きい場合も考えられる。この場合は、データ関係がＸ［ｉ＋１］＞Ｘ［ｉ］（Ｘ［ｉ］−Ｘ［ｉ＋１］＜０）およびＸ［ｉ−１］＞Ｘ［ｉ］（Ｘ［ｉ−１］−Ｘ［ｉ］＞０）にあり、かつ差分絶対値｜Ｘ［ｉ＋１］−Ｘ［ｉ］｜−ＴＨ＞０および差分絶対値｜Ｘ［ｉ−１］−Ｘ［ｉ］｜−ＴＨ＞０を満足するとき、データＸ［ｉ］には大きなノイズが乗っていると判定する。すなわち、データＸ［ｉ］のノイズ検出条件は、差分の符号が異なり、かつ相前後するサンプリング値との差分絶対値それぞれが閾値ＴＨより大きい場合であることがわかる。さらに、ノイズ検出は、上述した２つの条件のいずれかが成立していればよいことから、プログラム的に条件を記載すると、条件式は、（Ｘ［ｉ］＞Ｘ［ｉ−１］　＆＆　｜Ｘ［ｉ］−Ｘ［ｉ−１］｜＞ＴＨ　＆＆　Ｘ［ｉ］＞Ｘ［ｉ＋１］　＆＆　｜Ｘ［ｉ］−Ｘ［ｉ＋１］｜＞ＴＨ）　｜｜　（Ｘ［ｉ−１］＞Ｘ［ｉ］　＆＆　｜Ｘ［ｉ−１］−Ｘ［ｉ］｜＞ＴＨ　＆＆　Ｘ［ｉ＋１］＞Ｘ［ｉ］　＆＆　｜ｘ［ｉ＋１］−Ｘ［ｉ］｜＞ＴＨ）となる。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
このように構成することにより、閾値演算処理は、ある期間中に供給される入力データ１０ａの中で最大値レジスタ２６０と最小値レジスタ２６４にそれぞれ格納されている値を比較部２６２ａ，　２６２ｂの各比較結果２６２ｅ，　２６２ｆに応じて格納するデータを更新させる。そして、最大値レジスタ２６０と最小値レジスタ２６４から読み出した最大値２６０ａと最小値２６４ａを減算演算部２６６に供給してレベル範囲の値２６６ｃを算出し、この値２６６ｃに定数を乗算して閾値１０ｃを生成する。閾値１０ｃは、変動する入力データ１０ａを基に生成されることから、先の実施例よりも動的な変化に対応して決定される。したがって、この閾値１０ｃを用いてノイズ検出を行うと、より適切なノイズ検出を行うことができ、結果としてノイズの補正も良好に行うことができる。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
〈変形例３〉
ノイズ低減回路１０は、閾値に関する変形例１と変形例２の構成を組み合わせたような構成である。すなわち、ノイズ低減部１０は、図８に示すように、先の実施例の構成にＣＰＵ　２４および閾値演算部２６を有している。特に、図９に示すように閾値演算部２６には、図７の構成要素の内、定数倍乗算部２６８をシフトレジスタ２６８ａにしている。また、閾値演算部２６には、閾値レジスタ２６８ｂ、シフト選択レジスタ２６８ｃ、閾値選択レジスタ２６８ｄおよび閾値選択部２６８ｅが含まれている。