(57)【要約】【課題】デジタル信号に混入したノイズをキャンセルして、信号品質を向上させることのできる無線通信装置を提供することを目的とする。【解決手段】アナログ入力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１と、フレーム内の特定の箇所のノイズの瞬時値を保持し、フレーム周期ごとに動作する平均化フィルタＦ１〜Ｆｎと、デジタル信号入力からノイズ分を差し引く減算器２とを備えたノイズキャンセル回路を有する無線通信装置。各平均化フィルタＦ１〜Ｆｎを、サンプリング周期ごとに順次切り替えることで、各平均化フィルタＦ１〜Ｆｎが記憶しているノイズをデジタル信号から差し引き、ノイズをキャンセルする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号などのアナログ信号を取り扱う回路と、アナログ信号をデジタル信号に変換する回路と、送受信信号をデジタル信号で処理する回路と、デジタル信号をアナログ信号に変換する回路とを備え、周期的に送信動作を行う時分割方式の無線通信装置において、
前記時分割の送信周期に同期してデジタル信号に混入したノイズを抽出し、当該デジタル信号との減算によりノイズをキャンセルするノイズキャンセル手段を備えたことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記ノイズキャンセル手段は、前記時分割の周期分のサンプリング数に相当する個数の平均化フィルタで構成され、各平均化フィルタを前記時分割のサンプリング毎に切り替え、周期毎に平均化を行うようにした請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記平均化フィルタは、前記時分割の送信周期内における送出信号区間の近傍のみを平均化するために個数を減らした請求項２記載の無線通信装置。
【請求項４】
周期内で複数バーストを送出する場合は、１バーストに対応するノイズ波形から他のバーストについてのノイズ波形を推定する手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記ノイズキャンセル手段は、前記デジタル信号に対し、予め予測されるノイズパターンを格納した擬似ノイズパターン発生テーブルとした請求項１記載の無線通信装置。
【請求項６】
ノイズの平均化を、無線ノイズ以外の外部信号が一定レベル以下の無音の部分で行うようにしたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの項に記載の無線通信装置。
【請求項７】
回線のトーン信号が存在する区間では、無線ノイズの推定を禁止することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの項に記載の無線通信装置。
【請求項８】
予め、特定の動作モードでノイズパターンを記憶し、保持しておくことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの項に記載の無線通信装置。
【請求項９】
送信期間と受信期間の差を、ノイズ成分として判定することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの項に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
受信期間の信号成分がある一定レベル以下の場合に、ノイズ成分を有効とみなすことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの項に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
送信期間の信号成分がある一定レベル以下の場合に、ノイズ成分を有効とみなすことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの項に記載の無線通信装置。
【請求項１２】
全期間の信号成分がある一定レベル以下の場合に、ノイズ成分を有効とみなすことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの項に記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コードレス電話機や携帯電話機、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙ−Ｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）電話機等の無線通信装置に関し、特にそのノイズキャンセル技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる無線通信装置においては、音声などのアナログ信号を取り扱う部分と、アナログ信号をデジタル信号に変換する部分と、デジタル信号を取り扱う部分と、電波を送受信する部分とがあり、電波は時分割（ＴＤＤ）で送受信される。
【０００３】
このような無線通信機器では、前記のアナログ信号を取り扱う回路部分に送受信電波の電磁界が重畳されると、アナログ回路のダイオード、ＩＣなどの非直線性を持つ素子によって、高周波送信出力が検波されてしまう。これによって、高周波信号の出力に同期した低周波ノイズ成分がアナログ回路に現れ、耳障りなノイズ信号となる。これがデジタル信号に変換されると、従来の技術では除去が困難であった。
【０００４】
時分割方式の無線通信機器の一例であるコードレス電話機の子機の構成例を図７に示す。この構成は、携帯電話機やＰＨＳ電話機も同様である。図７において、１０は子機のマイク、１１はマイクアンプ、１２はＡ／Ｄ変換器、１３はベースバンド信号処理部、１４は高周波回路、１５はアンテナ、１６はＤ／Ａ変換器、１７はスピーカアンプ、１８はスピーカである。
【０００５】
また、図８はコードレス電話機の親機の構成例を示す。図８において、１９は電話回線に接続される電話網制御ユニット（ＮＣＵ）、２０は電話回線から受信されたアナログ信号を増幅するアンプ、２１はＡ／Ｄ変換器、２２はベースバンド信号処理部１３でデジタル処理された通話信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器、２３はアンプである。その他の構成は、図７に示したアナログ子機と同様であるので、同一番号を付して説明を省略する。
【０００６】
図９（ａ）は、図７に示したコードレス子機が親機に対して送受信する場合の時分割送信制御の例を示している。ここでは、送信周期（フレーム）を１０ｍｓとし、１フレームを複数のチャンネルに分割し、１チャンネルを使用してその周期の間に高周波バースト信号Ｔｘを送信するようにしている。
【０００７】
図９（ｂ）は、図７に示した子機２台間で通話するときの図８に示したコードレス親機の時分割送信制御の例を示している。ここでは、子機間の通話のために１フレーム内で２チャンネルを使用し、各周期の間に高周波バースト信号Ｔｘ１とＴｘ２を送出するようにしている。
【０００８】
上述したように、ノイズは、図７及び図８に示した回路の、アナログ回路の部分の部品や配線から侵入し、Ａ／Ｄ変換される。この様子を図１０に示す。図１０（ａ）に示したように、送信周期ごとにバースト信号Ｔｘが送出されると、電磁誘導や静電誘導により、図１０（ｂ）に示すようなノイズがアナログ回路部分に侵入する。このノイズの周波数スペクトルは、図１１に示すように送信周期を１０ｍｓとすると、基本波が１００Ｈｚで、その整数倍である２次、３次、４次、・・・・の高調波成分が含まれる。
【０００９】
なお、ＣＤＭＡ（符号分割多元アクセス）方式における信号とノイズ間の識別方法として、特許文献１に開示された方法があるが、時分割方式の無線通信機器には適用することができない。
【００１０】
【特許文献１】
特表２００２−５１７９３８号公報（段落００９０、図１０）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このように、時分割で通信を行う無線機器ではアナログ信号を一旦デジタルに変換し、デジタル信号処理にて必要な信号変換を行っているため、アナログ部分や、アナログ−デジタル変更部分で重畳されたノイズ信号は、従来の考え方ではデジタル部分では除去できないとされてきた。そのため、従来は、ノイズが侵入しにくい回路設計をする必要があったが、完全なノイズ除去は困難であった。
【００１２】
特に、近年は携帯電話に代表される無線機器の小型化、多機能化が進み、回路もますます高集積化している。そのため、ノイズを発生する部品とノイズを拾う部品間の距離が近く、ノイズの問題が顕著かつ深刻になっている。
【００１３】
本発明は、デジタル信号に混入したノイズをキャンセルして、信号品質を向上させることのできる無線通信装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線通信装置においては、時分割の送信周期に同期してデジタル信号に混入したノイズを抽出し、当該デジタル信号との減算によりノイズをキャンセルするようにしたものである。
【００１５】
この発明によれば、デジタル信号に混入したノイズをキャンセルして、信号品質を向上させることのできる無線通信装置が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、音声信号などのアナログ信号を取り扱う回路と、アナログ信号をデジタル信号に変換する回路と、送受信信号をデジタル信号で処理する回路と、デジタル信号をアナログ信号に変換する回路とを備え、周期的に送信動作を行う時分割方式の無線通信装置において、前記時分割の送信周期に同期してデジタル信号に混入したノイズを抽出し、当該デジタル信号との減算によりノイズをキャンセルするノイズキャンセル手段を備えたことを特徴とする無線通信装置としたものであり、Ａ／Ｄ変換以前で重畳されたノイズをデジタル信号に変換後、ノイズ抽出フィルタのノイズ予測値を減算することにより、ノイズがキャンセルされるという作用を有する。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、前記ノイズキャンセル手段は、前記時分割の周期分のサンプリング数に相当する個数の平均化フィルタで構成され、各平均化フィルタを前記時分割のサンプリング毎に切り替え、周期毎に平均化を行うようにした請求項１記載の無線通信装置としたものであり、ノイズ抽出フィルタを複数の平均化フィルタを用いることで実現できるという作用を有する。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、前記平均化フィルタは、前記時分割の送信周期内における送出信号区間の近傍のみを平均化するために個数を減らした請求項２記載の無線通信装置としたものであり、平均化フィルタの個数を節減できるという作用を有する。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、周期内で複数バーストを送出する場合は、１バーストに対応するノイズ波形から他のバーストについてのノイズ波形を推定する手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の無線通信装置としたものであり、１バーストに対するノイズの相関性を用いて他のバーストについてのノイズは形を推定することで、ノイズキャンセル手段の構成を簡略化できるという作用を有する。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、前記ノイズキャンセル手段は、前記デジタル信号に対し、予め予測されるノイズパターンを格納した擬似ノイズパターン発生テーブルとした請求項１記載の無線通信装置としたものであり、各フレームのサンプリング周期に同期してノイズパターンを読み出し、デジタル信号から差し引くことで、ノイズがキャンセルできるという作用を有する。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、ノイズの平均化を、無線ノイズ以外の外部信号が一定レベル以下の無音の部分で行うようにしたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの項に記載の無線通信装置としたものであり、入力信号に送信周期に近い周波数の信号が現れた場合にノイズ信号と区別できない弊害を解消できるという作用を有する。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、回線のトーン信号が存在する区間では、無線ノイズの推定を禁止することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの項に記載の無線通信装置としたものであり、入力信号に送信周期に近い周波数の信号が現れた場合にノイズ信号と区別できない弊害を解消できるという作用を有する。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、予め、特定の動作モードでノイズパターンを記憶し、保持しておくことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの項に記載の無線通信装置としたものであり、入力信号に送信周期に近い周波数の信号が現れた場合にノイズ信号と区別できない弊害を解消できるという作用を有する。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、送信期間と受信期間の差を、ノイズ成分として判定することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの項に記載の無線通信装置としたものであり、入力信号に送信周期に近い周波数の信号が現れた場合にノイズ信号と区別できない弊害を解消できるという作用を有する。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、受信期間の信号成分がある一定レベル以下の場合に、ノイズ成分を有効とみなすことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの項に記載の無線通信装置としたものであり、入力信号に送信周期に近い周波数の信号が現れた場合にノイズ信号と区別できない弊害を解消できるという作用を有する。
【００２６】
請求項１１に記載の発明は、送信期間の信号成分がある一定レベル以下の場合に、ノイズ成分を有効とみなすことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの項に記載の無線通信装置としたものであり、入力信号に送信周期に近い周波数の信号が現れた場合にノイズ信号と区別できない弊害を解消できるという作用を有する。
【００２７】
請求項１２に記載の発明は、全期間の信号成分がある一定レベル以下の場合に、ノイズ成分を有効とみなすことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの項に記載の無線通信装置としたものであり、入力信号に送信周期に近い周波数の信号が現れた場合にノイズ信号と区別できない弊害を解消できるという作用を有する。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図６を用いて説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る無線通信装置のノイズキャンセル回路のブロック図、図２は同ノイズキャンセルフィルタの構成例のブロック図、図３は同ノイズキャンセル回路の動作を示すタイムチャートである。図１において、本実施の形態１におけるノイズキャンセル回路は、アナログ入力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１と、フレーム内の特定の箇所のノイズの瞬時値を保持し、フレーム周期ごとに動作する平均化フィルタＦ１〜Ｆｎと、デジタル信号入力からノイズ分を差し引く減算器２とを備えている。Ａ／Ｄ変換器１は、従来の技術における図７，図８のＡ／Ｄ変換器１２，２１に対応する。減算器２の出力は、ノイズをキャンセルされたＡ／Ｄ変換出力として、図７，図８に示したベースバンド信号処理部１３に入力される。
【００３０】
平均化フィルタＦ１〜Ｆｎの最も簡単な構成は、図２に示すように、ゲインαをもつ乗算器３と、加算器４と、遅延要素５と、ゲイン（１−α）をもつ乗算器６とより構成される。
【００３１】
図１に戻って、各平均化フィルタＦ１〜Ｆｎは、サンプリング周期ごとに順次切り替えられるもので、フレーム周期を１０ｍｓ、サンプリング周波数を８ｋＨｚとすると、ｎ＝８０個である。
【００３２】
この平均化フィルタＦ１〜Ｆｎを用い、図３に示すように１フレームに対して各サンプリング周期毎に平均化フィルタＦ１〜Ｆｎ（図示の例ではＦ１〜Ｆ８０）を切り替えることで、各平均化フィルタＦ１〜Ｆｎが記憶しているノイズをデジタル信号から差し引くことで、ノイズをキャンセルすることができる。
【００３３】
上述した図１および図２の構成は、ハードウェア的に記載しているが、実際は、ＣＰＵ及びＤＳＰ等を用いたソフトウェアで実行される。
【００３４】
なお、図１においては、本ノイズキャンセル回路をＡ／Ｄ変換器１の直後に設けたが、Ｄ／Ａ変換器（図７，図８のＤ／Ａ変換器１６，２２）の直前のデジタル信号が伝送される箇所に設けてもよく、適時信号処理の途中段階にいれてもよい。
【００３５】
（実施の形態２）
上述した実施の形態１においては、１フレームに対して各サンプリング周期毎に平均化フィルタＦ１〜Ｆｎを割り当てたが、ノイズは主に図３のＴｘ（送信バースト）期間で発生するため、フレーム周期内のＴｘ信号が送出される区間（またはその遅延時間相当区間）で重畳される。
【００３６】
そこで、実施の形態２として、ノイズキャンセルは、送信バースト区間近傍のみ行う構成とし、ノイズが乗らない区間はノイズキャンセルを省略した構成とすることができる。
【００３７】
（実施の形態３）
前記の実施の形態１では、１バーストに対するノイズキャンセルについて説明したが、２バースト以上のノイズキャンセルについても、１フレームに各平均化フィルタＦ１〜Ｆｎをサンプリング周期毎に割り当て、動作させることで同様に対応することができる。
【００３８】
ただし、図４（ａ），（ｂ）に示すように１バーストに対する発生ノイズは、図４（ｃ），（ｄ）に示すような２バーストに対する発生ノイズと相関がある。
【００３９】
そこで、実施の形態３として、１バーストに対応するノイズ波形を平均化フィルタに記憶し、複数バーストの場合は、１バーストの遅れ成分を加算することによってノイズ成分を推定し、ノイズキャンセル用減算信号とする構成とすることができる。
【００４０】
（実施の形態４）
図５は本発明の実施の形態４に係るノイズキャンセル回路の構成を示すブロック図である。図５において、１はＡ／Ｄ変換器、２は減算器、７は擬似ノイズパターン発生テーブル、８はレベル調整用アンプである。
【００４１】
この実施の形態では、Ａ／Ｄ変換器１によりＡ／Ｄ変換されたデジタル信号に対し、予め予測されるノイズパターンをＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、レジスタなどの記憶素子で構成される擬似ノイズパターン発生テーブル７に格納しておき、各フレームのサンプリング周期に同期してノイズパターンを読み出し、減算器２によりデジタル信号から差し引くことで、ノイズをキャンセルすることができる。
【００４２】
なお、ここでは、Ａ／Ｄ変換された信号に対してノイズをキャンセルするようにしたが、このノイズキャンセル回路は、ベースバンド信号処理の途中に設けてもよいし、Ｄ／Ａ変換器（図７，図８のＤ／Ａ変換器１６，２２）の前にあってもよい。
【００４３】
（実施の形態５）
以上の実施の形態１〜４においては、ノイズを抽出して信号から差し引くという手法を採っているが、図６に示すように、入力信号にフレームの周期に近い周波数の信号が現れた場合、ノイズ信号と区別がつかず、ノイズのキャンセルができない場合がある。
【００４４】
そこで、次のような手法を併用することにより、その効果をさらに高めることが可能である。
１）ノイズの平均化を、信号が無音の部分で行うようにする。
２）回線のトーン信号が存在する区間では、バーストノイズの推定を禁止する。
３）予め、特定の動作モードでノイズパターンを記憶し、保持しておく。
４）Ｔｘ（送信）期間とＲｘ（受信）期間の差を、ノイズ成分として判定する。
５）Ｒｘ期間のノイズ成分がある一定レベル以下の場合に、Ｔｘ期間のノイズ成分を有効とみなす。
６）Ｔｘ期間のノイズ成分がある一定レベル以下の場合に、Ｒｘ期間のノイズ成分を有効とみなす。
７）全期間のノイズ成分がある一定レベル以下の場合に、Ｔｘ期間、Ｒｘ期間のノイズ成分を有効とみなす。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、音声信号などのアナログ信号を取り扱う回路と、アナログ信号をデジタル信号に変換する回路と、送受信信号をデジタル信号で処理する回路と、デジタル信号をアナログ信号に変換する回路とを備え、周期的に送信動作を行う時分割方式の無線通信装置において、前記時分割の送信周期に同期してデジタル信号に混入したノイズを抽出し、当該デジタル信号との減算によりノイズをキャンセルするノイズキャンセル手段を備えたことを特徴とする無線通信装置としたことにより、Ａ／Ｄ変換以前で重畳されたノイズをデジタル信号に変換後、ノイズ抽出フィルタのノイズ予測値を減算することにより、ノイズをキャンセルすることができ、無線通信装置の信号品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る無線通信装置のノイズキャンセル回路のブロック図
【図２】実施の形態１におけるノイズキャンセルフィルタの構成例のブロック図
【図３】実施の形態１におけるノイズキャンセル回路の動作を示すタイムチャート
【図４】１バーストに対する発生ノイズと２バーストに対する発生ノイズの関係を示す図
【図５】本発明の実施の形態４に係るノイズキャンセル回路の構成を示すブロック図
【図６】入力信号にフレームの周期に近い周波数の信号が現れた場合の状態を示す波形図
【図７】時分割方式の無線機器の一例であるコードレス電話機の子機の構成例を示すブロック図
【図８】コードレス電話機の親機の構成例を示すブロック図
【図９】コードレス子機および親機における時分割送信制御の例を示す波形図
【図１０】送信出力に対して混入するノイズの例を示す波形図
【図１１】ノイズに含まれる基本波及び高調波のスペクトル図
【符号の説明】
１  Ａ／Ｄ変換器
２  減算器
３  乗算器
４  加算器
５  遅延要素
６  乗算器
７  擬似ノイズパターン発生テーブル
８  レベル調整用アンプ
Ｆ１〜Ｆｎ  平均化フィルタ
【図１】
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【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】
2004356978.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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