(57)【要約】【課題】受信装置において雑音の値を予測して雑音を除去するように数値ロジックを使用する雑音低減方法を開示する。【解決手段】代用プローブ値が選択され、入力信号から減算され、反復処理が各反復について雑音プローブ値を選択し、それぞれの雑音プローブ値が合計されて、入力信号と組み合わされる雑音予測値となる。【選択図】図２
2010514365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも情報部分と雑音部分とを有するアナログ入力信号をデジタル形式に変換するステップと、
前記デジタル化された入力信号の強度に基づいて、代用プローブ値を求めるステップと、
修正入力信号値を生成するために前記代用プローブ値を前記デジタル化された入力信号から減算するステップと、
少なくとも１つの雑音プローブ値を求めるために、前記修正入力信号値を第１の所定の定数と比較するステップを有する反復処理を実行するステップと、
前記アナログ入力信号の前記雑音部分の予測値である雑音予測値を求めるステップと、
減少している雑音部分を有している修正入力信号を生成するために、前記雑音予測値を前記アナログ入力信号に適用するステップと、
を有する、受信装置の雑音の量を減少させる方法。
【請求項２】
前記アナログ入力信号をデジタル形式に変換するステップは、前記アナログ入力信号をナイキスト標本化レートの倍数である周波数でサンプリングをするステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アナログ入力信号をサンプリングするステップは、アナログ入力信号の周波数の８倍または１０倍で実行される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記アナログ入力信号をサンプリングするステップは、前記受信装置の中間周波数（ＩＦ）部分で実行される、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記代用プローブ値を求めるステップは、複数の方程式の中から方程式を選択するステップと、前記選択された方程式に従って前記代用プローブ値を計算するステップとを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の方程式の中から選択するステップは、
前記デジタル化された入力信号の絶対値が第２の所定の定数よりも大きい場合は、前記代用プローブ値を、第３の定数を乗じた前記デジタル化された入力信号に、等しくなるように設定するステップと、
前記デジタル化された入力信号の絶対値が前記第２の所定の定数よりも小さい場合は、前記代用プローブ値を、第４の定数を乗じた前記デジタル化された入力信号に、等しくなるように設定するステップと、
前記デジタル化された入力信号の絶対値が２で除した前記第２の所定の定数よりも小さい場合は、前記代用プローブ値を第５の定数を乗じた前記デジタル化された入力信号に等しく設定するステップと、
前記デジタル化された入力信号の絶対値が、４で除した前記第２の所定の定数よりも小さい場合は、前記代用プローブ値を、第６の定数を乗じた前記デジタル化された入力信号に、等しくなるように設定するステップとを有する、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第３、第４、第５、および第６の定数の少なくとも１つがゼロ未満である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記デジタル化された入力信号に位相参照値を乗ずるステップと、
前記乗算の結果がゼロ未満の場合、前記代用プローブ値の極性を反転するステップと、
をさらに有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記修正入力信号値が、前記第１の定数の少なくとも一部に等しい値よりも大きいかどうかを判断するステップと、
前記修正入力信号値が前記第１の定数の少なくとも一部に等しい値よりも大きいかどうかを判断する前記ステップの結果に基づいて値が決定されている負の定数を、前記修正入力信号値に、乗じて反復代用プローブ値とするステップと、
前記反復代用プローブ値を前記修正入力信号値に加算して、反復修正入力信号値とするステップと、
をさらに有する、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの反復修正信号値を合計して、雑音予測値とするステップと、
前記雑音予測値を前記デジタル化された入力信号に加算して、最終的な出力値とするステップと、
をさらに有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも情報部分と雑音部分とを有しているアナログ入力信号をデジタル形式に変換するように動作可能な信号変換ロジックと、
前記デジタル化された入力信号の強度に基づいて代用プローブ値を決定するために動作可能な代用プローブ決定ロジックと、
修正入力信号値を生成するために、前記代用プローブ値を前記デジタル化された入力信号から減算するように動作可能な代用プローブ減算ロジックと、
少なくとも１つの雑音プローブ値を求めるために、前記修正入力信号値を第１の所定の定数と比較するステップを有する反復処理を実行するように動作可能な反復処理ロジックと、
前記アナログ入力信号の前記雑音部分の予測値である雑音予測値を求めるように動作可能な雑音予測値決定ロジックと、
減少している雑音部分を有している修正入力信号を生成するために、前記雑音予測値を前記アナログ入力信号に適用するように動作可能な雑音予測適用ロジックと、
を有する受信した信号を処理するためにコンピュータを制御するように実体のあるコンピュータ読み取り可能媒体上に埋め込まれているコンピュータプログラム製品。
【請求項１２】
複数の方程式の中から方程式を選択するように動作可能な方程式選択ロジックと、
前記選択された方程式に従って前記代用プローブ値を計算するように動作可能な代用プローブ計算ロジックと、
をさらに有する、請求項１１に記載の実体のあるコンピュータ読み取り可能媒体上に埋め込まれているコンピュータプログラム製品。
【請求項１３】
前記デジタル化された入力信号が第２の所定の定数よりも大きい場合は、前記代用プローブ値を、第３の定数を乗じた前記デジタル化された入力信号と等しくなるように設定するステップと、
前記デジタル化された入力信号が前記第２の所定の定数よりも小さい場合は、前記代用プローブ値を、第４の定数を乗じた前記デジタル化された入力信号と等しくなるように設定するステップと、
前記デジタル化された入力信号が２で除した前記第２の所定の定数よりも小さい場合は、前記代用プローブ値を、第５の定数を乗じた前記デジタル化された入力信号と等しくなるように設定するステップと、
前記デジタル化された入力信号が４で除した前記第２の所定の定数よりも小さい場合は、前記代用プローブ値を、第６の定数を乗じた前記デジタル化された入力信号と等しくなるように設定するステップと、
に従って代用の値を設定するように動作可能なプローブ設定ロジックをさらに有する、請求項１２に記載の実体のあるコンピュータ読み取り可能媒体上に埋め込まれているコンピュータプログラム製品。
【請求項１４】
前記修正入力信号値が前記第１の定数の少なくとも一部に等しい値よりも大きいかどうかを判断するように動作可能な修正入力信号ロジックと、
前記修正入力信号値に、前記修正入力信号ロジックの結果に基づいて値が決定されている負の定数を乗じて反復代用プローブ値とするように動作可能な乗算ロジックと、
前記反復代用プローブ値を前記修正された入力信号値に加算して、反復修正入力信号値とするように動作可能な加算ロジックと、
をさらに有する、請求項１２に記載の実体のあるコンピュータ読み取り可能媒体上に埋め込まれているコンピュータプログラム製品。
【請求項１５】
アナログ入力信号をデジタル形式に変換するように動作可能な変換器と、
前記デジタル化された入力信号の強度に基づいて代用プローブ値を決定するように動作可能な代用プローブ決定器と、
修正入力信号値を生成するために、前記代用プローブ値を前記デジタル化された入力信号から減算するように動作可能な代用プローブ減算器と、
前記修正入力信号値を第１の所定の定数と比較するように動作可能な比較器と、
前記比較器の結果を基に、少なくとも１つのノイズプローブ値を求めるために反復処理を実行するように動作可能な反復プロセッサと、
前記アナログ入力信号の雑音部分のレベルに実質的に等しい雑音予測値を求めるように動作可能な雑音予測値決定器と
減少している雑音部分を有している修正入力信号を生成するために、前記雑音予測値を前記アナログ入力信号に適用するように動作可能な合成器と、
を有する受信したアナログ入力信号内の雑音の量を減少させるように動作可能な装置。
【請求項１６】
複数の方程式の中から方程式を選択し、
前記選択した方程式に従って代用プローブ値を計算し、
修正入力信号値が、第１の定数の少なくとも一部に等しい値よりも大きいかどうかを判断し、
前記修正入力信号値に、前記修正入力信号値が前記第１の定数の少なくとも一部に等しい値よりも大きいかどうかの前記判断の結果に基づいて値が決定されている負の定数を乗じて反復代用プローブ値とし、
前記反復代用プローブ値を前記修正入力信号値に加算して、減少している雑音値を有している反復修正入力信号値とする、
ように動作可能な少なくとも１つの集積回路装置を有する、受信したアナログ入力信号内の雑音の量を減少させるように動作可能な装置。
【請求項１７】
複数の方程式の中から方程式を選択するステップと、
選択した方程式に従って代用プローブ値を計算するステップと、
修正入力信号値が、第１の定数の少なくとも一部に等しい値よりも大きいかどうかを判断するステップと、
前記修正入力信号値に、前記修正入力信号値が前記第１の定数の少なくとも一部に等しい値よりも大きいかどうかを判断する前記ステップの結果に基づいて値が決定されている負の定数を乗じて反復代用プローブ値とするステップと、
前記反復代用プローブ値を前記修正入力信号値に加算して、減少している雑音値を有している反復修正入力信号値とするステップと、
を有する、受信した入力信号の雑音の量を減少させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信した信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）を改善する独自の受信プロセッサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の受信装置とは異なり、本発明の方法を利用する装置は、熱雑音を含むがこれには限定されない全ての種類の雑音の影響の低減を実現する。これらの種類の装置のほとんどで採用されている必要な増幅動作に起因する固有の熱雑音の顕著な減少によって恩恵を受けない通信装置はあったとしてもわずかである。干渉信号の形態の雑音、または信号が受信されてから受信機内で発生した雑音など、受信機で意図した信号と共に受信されたかどうかにかかわらず、全ての種類の雑音は、弱い信号を識別して、より強い信号からそれらを区別する受信装置の能力を制限する。
【０００３】
導体内の電子の熱運動に基本的に起因する熱雑音は、受信装置内で必要な増幅処理の結果として受信装置内に入り込む。この種類の雑音は、弱い信号を識別する受信装置の能力については、通常、制限する要因である。そのような雑音が実質的に減少すると、信号の受信性能を改善する可能性がありしたがって、帯域幅と、さまざまな多重化技法に関連する一般的なパラメータなどの複数のパラメータ内のトレードオフを実現できる可能性がある。つまり、雑音が減少すると、より弱い信号をより高い信頼性で検出可能であって、より低い誤り率が達成できる。許容可能な誤り率が達成された後、信号対雑音比（ＳＮＲ）の改善によって、同じ誤り率を維持しながら受信装置内で多重化可能な信号の数を増加させ、それによって受信装置の信号容量を増加させることができる。
【０００４】
本明細書で開示している発明は、受信装置のＳＮＲを増加させることによって比較的弱い信号を容易に識別できるようにする方法とそれに対応している装置アーキテクチャとを有している。さらに、本発明の装置は、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの組み合わせとして実装することができる。以下の開示を検討することによって当業者には明らかになるように、本明細書で開示している方法と装置の実装は、装置のチャネル容量を増加させ、受信装置の性能に関連する他の複数のパラメータを改善する。
【０００５】
特に、本発明は、開示の全てについて内容全体が本明細書に援用される特許文献１および特許文献２などの、本発明の現在の譲受人であるＡｐｅｘ／Ｅｃｌｉｐｓｅ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃに譲渡されている以前の米国特許と公開されている出願に開示されている反復雑音低減処理を改善するだけでなく、その独自の実装を提供する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許明細書第７，０７６，２２７号
【特許文献２】米国特許明細書第７，１０６，８５３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の装置は、使用可能な複数の集積回路を使用して実装可能な改良された反復処理を有している。本発明の独自の方法は、複数の集積回路を使用して実装されるか、他の形態では、考え抜かれた算術演算と決定演算のパイプラインとしてソフトウェアに実装される。信号を処理し、本方法を実装するのに必要な時間は、ＳＮＲが大きく増大した場合にも、ほとんどのそのような受信装置で許容可能な非常にわずかな伝送遅れとなる。
【０００８】
そのため、本発明の目的は、パワーのレベルの低い複数の信号を区別して、受信装置のＳＮＲを実質的に増大する改善された受信装置用の方法を提供することである。
【０００９】
本発明のさらなる目的は、ソフトウェアにおいて実行可能で、反復による方法の高速処理を実現する特別に考案された集積回路を使用するデジタル処理方法を提供することである。
【００１０】
本発明のさらなる目的は、受信装置プロセッサを提供し、それによって受信した信号が定期的にサンプリングされ、受信した信号サンプル全体の雑音成分が各受信信号プラス雑音から予測され、受信した信号のほぼ雑音のないサンプルを残してデータサンプルから取り除かれるようにすることである。
【００１１】
本発明のさらなる目的は、入力信号プラス雑音サンプルのほぼ実時間の反復処理を実現するパイプラインプロセッサを提供することである。
【００１２】
本発明のさらなる目的は、プロセスシーケンスの実時間制御を実現し、装置の条件の変化に応答できる反復シーケンスプログラマを提供することである。
【００１３】
本発明の目的と特徴とは、添付の図面と組み合わされた好適な実施形態の以下の詳細な説明からより容易に明らかになろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の方法は、少なくとも情報部分と雑音部分とを有するアナログ入力信号をデジタル形式に変換するステップと、前記デジタル化された入力信号の強度に基づいて、代用プローブ値を求めるステップと、修正入力信号値を生成するために前記代用プローブ値を前記デジタル化された入力信号から減算するステップと、少なくとも１つの雑音プローブ値を求めるために、前記修正入力信号値を第１の所定の定数と比較するステップを有する反復処理を実行するステップと、前記アナログ入力信号の前記雑音部分の予測値である雑音予測値を求めるステップと、減少している雑音部分を有している修正入力信号を生成するために、前記雑音予測値を前記アナログ入力信号に適用するステップと、を有する、受信装置の雑音の量を減少させる方法である。
【００１５】
また。本発明のコンピュータプログラム製品は、少なくとも情報部分と雑音部分とを有しているアナログ入力信号をデジタル形式に変換するように動作可能な信号変換ロジックと、前記デジタル化された入力信号の強度に基づいて代用プローブ値を決定するために動作可能な代用プローブ決定ロジックと、修正入力信号値を生成するために、前記代用プローブ値を前記デジタル化された入力信号から減算するように動作可能な代用プローブ減算ロジックと、少なくとも１つの雑音プローブ値を求めるために、前記修正入力信号値を第１の所定の定数と比較するステップを有する反復処理を実行するように動作可能な反復処理ロジックと、前記アナログ入力信号の前記雑音部分の予測値である雑音予測値を求めるように動作可能な雑音予測値決定ロジックと、減少している雑音部分を有している修正入力信号を生成するために、前記雑音予測値を前記アナログ入力信号に適用するように動作可能な雑音予測適用ロジックと、を有する受信した信号を処理するためにコンピュータを制御するように実体のあるコンピュータ読み取り可能媒体上に埋め込まれているコンピュータプログラム製品である。
【００１６】
本発明の装置は、アナログ入力信号をデジタル形式に変換するように動作可能な変換器と、前記デジタル化された入力信号の強度に基づいて代用プローブ値を決定するように動作可能な代用プローブ決定器と、修正入力信号値を生成するために、前記代用プローブ値を前記デジタル化された入力信号から減算するように動作可能な代用プローブ減算器と、前記修正入力信号値を第１の所定の定数と比較するように動作可能な比較器と、前記比較器の結果を基に、少なくとも１つのノイズプローブ値を求めるために反復処理を実行するように動作可能な反復プロセッサと、前記アナログ入力信号の雑音部分のレベルに実質的に等しい雑音予測値を求めるように動作可能な雑音予測値決定器と減少している雑音部分を有している修正入力信号を生成するために、前記雑音予測値を前記アナログ入力信号に適用するように動作可能な合成器と、を有する受信したアナログ入力信号内の雑音の量を減少させるように動作可能な装置である。
【発明の効果】
【００１７】
特に、本発明によれば、前述の以前に発行されている無線および有線の特許と出願とに開示され請求されている処理技法と比較して、処理の複雑さを低減するように、トポロジ数アレイ（Ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｎｕｍｂｅｒ  Ａｒｒａｙ、ＴＮＡ）が本質的に不要になっている。反復処理の考えは保持されたが、従来の技法によるＴＮＡ内のアドレスに対する演算の代わりに、雑音予測値を計算するために、入力サンプルについて処理される。
【００１８】
さらに、本発明によれば、代用プローブと第１の雑音プローブの選択には、処理される入力の周辺の入力サンプルの平均の利用が加えられる。それから、この平均値は２種類のプローブの種類を計算するための複数の係数の選択に使用される。
【００１９】
本発明によれば、例えば、理想的にはデジタル装置に実装される本明細書で開示している１つまたは２つ以上の特定の方法の実装を有している改良された方法は、受信した信号のデジタル／アナログ変換（ＡＤＣ）が行われた直後に、受信された信号に対して適用される。１つの典型的な本発明の実施態様においては、１つまたは２つ以上の方法がカスタム半導体ゲートアレイおよび／またはプログラマブルゲートアレイに実装される。
【００２０】
以下の詳細に記述されている少なくとも１つの例の検討によってより明らかになるように、本発明の一態様は、様々な機能を定量化するために数値ロジックと様々な式の関係の使用を有している。本発明の方法は、反復処理において以降のステップを定めるために数値動作の分析を利用する。具体的には、本発明の１つまたは２つ以上の実施態様によれば、入力信号の雑音成分の予測値が求められ、以降の信号処理のために改善された信号を実現するように、この予測された雑音値が元の入力サンプルから取り除かれる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の典型的な実施形態による方法の様々な機能を図示している全体のブロック図である。
【図２】本発明の典型手な実施形態によるいわゆる代用プローブ処理に対応する基本処理ステップを図示しているロジック流れ図である。
【図３】本発明の典型手な実施形態によるいわゆる反復雑音プローブ処理に対応する基本処理ステップを図示しているロジック流れ図である。
【図４ａ】本発明の典型的な実施形態のサンプル雑音低減の結果を示している信号ダイアグラムである。
【図４ｂ】図４ａの信号ダイアグラムの生成において実行される反復処理の処理結果を示している表である。
【図５】本発明の典型的なコンピュータプログラム製品の実施形態を示しているブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の前述のそしてその他の目的を達成するために、本発明の例として、以下の実施形態が実現される。当業者は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、本発明の様々な要素を修正するために使用可能な技法に気付くことであろう。
【００２３】
本明細書で開示し請求している本発明の典型的な一実施形態を図１に示している。特に、本発明の雑音低減方法を示している全体のブロック図を図１に示している。図示のように、本方法は、概ね５つの機能、（１）アナログ入力信号をデジタル形式に変換する、（２）信号代用プローブを選択して、デジタル信号から減算する、（３）雑音プローブ加算の反復処理、（４）雑音予測値の計算、および（５）Ａ／Ｄ入力サンプルからの予測雑音の除去からなる。この例では、雑音プローブ値は、正の入力に対しては負であって、負の入力に対しては正である。これは、実際の雑音の逆の極性を有している雑音予測となる。したがって、この典型的な実施形態における予測値は、信号とは極性が反対であるから、雑音予測値をＡ／Ｄ入力信号に加算することによって、雑音が受信した信号から除去される。
【００２４】
図１に示している方法は、前述のような他のＡｐｅｘ／Ｅｃｌｉｐｓｅの複数の特許と出願とに開示されている処理手順からの逸脱、つまりそれら処理手順の代替を示している。たとえば、米国特許明細書第７，１０６，８５３号に開示されているような完全なトポロジ数アレイ（Topological Number Array:ＴＮＡ）を扱う代わりに、このアプローチは、入力サンプルを含んでいる特定のＴＮＡ要素に注目し、プローブ演算の結果を追跡するためにロジックを適用している。この新しいアプローチは、本方法の実装の顕著な簡略化につながり、したがって、本明細書と前述の特許に開示されている反復雑音低減方法を具体化するために構成されているハードウェア装置、あらゆるカスタム集積回路、ソフトウェアプログラム、個別的なハードウェア装置、または任意の他の装置の構成を簡略化することであろう。  （入力サンプリング）
当業者に理解されるように、本発明は無線および有線の両方の用途に利用可能である。しかし、説明のために、本発明を本明細書では無線用途の状況で示している。周知技術によれば、受信無線信号の入力サンプリングは、受信機の中間周波数（Intermediate Fruquency:ＩＦ）段階で行われることが好ましい。選択される実際の中間周波数（ＩＦ）は、アプリケーションに依存するが、一般的な本実施形態の目的に対しては、たとえば、マイクロ波周波数帯域で動作する装置に使用するために、３０メガヘルツのＩＦが選択されている。
【００２５】
さらに、本明細書で開示されている本雑音低減方法から最も有利な結果を実現するために、入力信号を「ナイキスト」標本化レートの倍数の周波数でサンプリングすることが好ましい。たとえば、入力信号の周波数の８倍か１０倍の標本化レートが選択される。従って、アナログからデジタルへの変換レートは２４０と３００メガヘルツの間となる。また、アプリケーションに依存している入力信号プラス雑音の振幅には、少なくとも１２ビットに対応しているＡ／Ｄ変換器が必要である。
【００２６】
ＩＦ周波数でのサンプリングが好ましく、これはこの周波数でのサンプリングによって位相参照が可能になるからである。以下でより詳細に説明するように、入力信号の位相の知得によって、本方法の全体の性能が顕著に改善されるが、そのような知得は、従来の装置で現在利用可能な雑音低減を大きく改善するのに必須ではない。
【００２７】
（代用プローブ処理）
本雑音低減方法の最初の工程での所謂代用プローブの選択は、性能を最適化し、以降の「雑音プローブ処理」が対象の信号を劣化させるのを防止するために好ましい。図２は、本実施形態の適切なプローブ値の選択に利用されるロジックの典型的な実施形態を示している。特に、図２に示しているロジックは、代用プローブ値の導出に使用される適切な方程式の選択に入力Ａ／Ｄ信号（Ｓｉ）を利用する。図示のように、Ｓｉで示すアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）入力の絶対値は、所定の値ｘと比較される。たとえば、ｘの値は、処理されるサンプルの周囲の信号プラス雑音の入力の平均値の約６０から８０パーセントに等しくなるように最初に決定される。典型的な実施形態では、ｘは１．０ボルトに等しい。
【００２８】
図２の実施形態では、代用プローブＰｓｉの初期値は以下のように決定される。
【００２９】
Ｓｉの絶対値＞ｘの場合、Ｐｓｉ＝ｐ＊Ｓｉ
Ｓｉの絶対値＜ｘかつ＞ｘ／２の場合、Ｐｓｉ＝ｑ＊Ｓｉ
Ｓｉの絶対値＜ｘ／２かつ＞ｘ／４の場合、Ｐｓｉ＝ｒ＊Ｓｉ
Ｓｉの絶対値＜ｘ／４の場合、Ｐｓｉ＝ｓ＊Ｓｉ、ただし、ｐ、ｑ、ｒおよびｓは定数。
【００３０】
たとえば、本発明の典型的な実施形態によれば、定数ｐ、ｑ、ｒおよびｓの値はそれぞれ０．１、０．２、０．３、および０．４となるように最初に選択される。しかし、定数ｐ、ｑ、ｒおよびｓのそれぞれの値は、ここで示している値以外であってもよく、最適な結果を得るように装置の初期化後に変更することができる。
【００３１】
図２に示している実施形態によれば、代用プローブの初期値Ｐｓｉを求めることに加えて、現在の代用プローブ値の極性が正しいことを確認するように、さらなる問い合わせと演算も実行される。この動作は、入力信号に対応している位相参照値（Ｐｈ）を事前に知得することを仮定している。特に、図２にさらに図示しているように、本実施形態によれば、問い合わせと演算とは以下のように実施される。
【００３２】
（Ｓｉ＊Ｐｈ）＞０の場合、Ｐｓ＝Ｐｓｉ
（Ｓｉ＊Ｐｈ）＜０の場合、Ｐｓ＝−１＊Ｐｓｉ
具体的には、アナログ／デジタル入力Ｓｉに、位相参照値Ｐｈを乗じる。この演算の結果がゼロよりも大きい、つまり正の場合、代用プローブＰｓは修正されず、前述のように計算された初期値のＰｓｉのままである（つまりＰｓ＝Ｐｓｉ）。そうではなく、デジタル入力信号Ｓｉに位相参照値Ｐｈを乗じた結果がゼロ未満、つまり負の場合、代用プローブＰｓの極性が反転される（つまり、Ｐｓ＝（−１）（Ｐｓｉ））。
【００３３】
選択された代用プローブに対して適用される位相の修正によって、代用プローブが位相参照値と同じ極性となることが保証される。本発明の雑音低減方法は、代用プローブが対象としている信号と同じ極性を有している場合に結果を改善する。これは、位相補正を実行する根拠である。  （代用プローブの適用）
本実施形態によれば、代用プローブＰｓは、最大信号レベルの予測値として使用され、図３に関して説明する反復雑音予測処理の前に入力Ａ／Ｄ値Ｓｉに適用される。より具体的には、以下のような修正された入力信号値ＳｉＰｓが得られるように、位相修正代用プローブＰｓがＡ／Ｄ値Ｓｉより減算される。
【００３４】
Ｓｉ−Ｐｓ＝ＳｉＰｓ
反復雑音プローブ処理
本実施形態によれば、雑音予測方法は、図３に示している反復雑音プローブ処理を有している。また、図３に示しているように、反復雑音プローブ処理に続いて、雑音予測値を求めるために、結果として生じる複数の雑音プローブが合計される。図示のように、図２で前述した、修正されている入力信号値ＳｉＰｓは、図３に示している反復雑音予測処理への入力として使用される。
【００３５】
代用プローブの減算後の信号の振幅つまり修正されている入力信号値ＳｉＰｓは、第１の雑音プローブを求めるために使用される。つまり、図２の代用プローブ処理演算の出力は、初期雑音プローブの値を求めるために、アプリケーションに依存している電圧レベルｙまたはその一部と比較される。
【００３６】
比較は以下のようにして実行される。
【００３７】
ＳｉＰｓの絶対値＞ｙの場合、Ｐｉ＝−ｔ＊ＳｉＰｓ
ＳｉＰｓの絶対値＜ｙかつ＞ｙ／２の場合、Ｐｉ＝−ｕ＊ＳｉＰｓ
ＳｉＰｓの絶対値＜ｙ／２かつ＞ｙ／４の場合、Ｐｉ＝−ｖ＊ＳｉＰｓ
ＳｉＰｓの絶対値＜ｙ／４の場合、Ｐｉ＝−ｗ＊Ｓｉ
最初は、ｉ＝１かつｙ＝定数ａ、たとえばｙ＝ｘである。つまり、一実施形態によれば、変数ｙは、信号プラス雑音入力のピーク値の約６０〜８０パーセント、例えば前述のように１．０ボルトになるように最初に定められる変数ｘの値に等しくなるように最初に設定される。さらに、本実施形態によれば、変数ｔ、ｕ、ｖ、およびｗは１未満の値、たとえばそれぞれ０．５、０．６、０．７、および０．８に最初に設定される。しかし、変数ｔ、ｕ、ｖ、およびｗは固定されておらず、装置の性能を最適化するように必要に応じて変更したり、さもなければ選択することができる。
【００３８】
代用および雑音プローブの両方を計算するために使用される複数の係数は、入力信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比のさまざまなレベルに対して異なる。一実施形態によれば、入力信号のＳ／Ｎ比を決定するアウターループ制御プログラムが利用される。これは、通信装置においてビットエラー率（Bit Error Rate:ＢＥＲ）を計測することによって実現することができる。Ｓ／Ｎ＝０、つまり信号と雑音とが等しい場合、複数のプローブ値は等しい、つまり、ｐとｔとが等しく、ｑとｕとが等しい、などである。これらのプローブはｐ＝ｔ＝０．４、ｑ＝ｕ＝０．５、ｒ＝ｖ＝０．６、およびｓ＝ｗ＝０．７に設定される。
【００３９】
雑音レベルが信号レベルの２倍である場合、代用プローブ値をｐ＝０．３、ｑ＝０．４、ｒ＝０．５、およびｓ＝０．６に減少させる。第１の雑音プローブに対する複数の係数の値は、この時点では増加されない。信号の４倍の雑音指数（Ｓ／Ｎ＝１／４）については、代用プローブ値をさらにｐ＝０．２、ｑ＝０．３、ｒ＝０．４、およびｓ＝０．５のように減少させる。第１の雑音プローブは、この時点で、ｔ＝０．５、ｕ＝０．６、ｖ＝０．７、およびｗ＝０．８のように増加させる。１／１０の信号対雑音比は、ｐ＝０．１、ｑ＝０．２、ｒ＝０．３、およびｓ＝０．４のように代用プローブ値のさらなる減少を生じさせる。この例については、第１の雑音プローブの係数は、雑音指数が２０（Ｓ／Ｎ＝１／２０）に達するまで変化しない。
【００４０】
次の反復についての雑音プローブは、前の反復の結果に基づいている。
【００４１】
（ＳｉＰｉ）＞０の場合、Ｐｓ（ｉ＋１）＝−絶対値（Ｐｓｉ／２）
（ＳｉＰｉ）＜０の場合、Ｐｓ（ｉ＋１）＝絶対値（Ｐｓｉ／２）
さらに、各反復の後で、カウンタを増加させて、つまり「ｉ」を増加さて、ｎと称する所定の値と比較する。つまり、ｎは、許容可能な結果に到達するために本方法について必要と定められている反復の回数である。たとえば、ｎは５〜７回の反復となるように選択されるが、装置の性能に依存してより少ないまたはより多い回数となるように選択することができる。カウントがｎに到達すると、雑音プローブ処理が終了する。
【００４２】
（雑音予測値の計算）
図３に示しているように、あらかじめ選択されているｎ回の雑音プローブの反復後、それぞれの雑音プローブ値は、以下のように雑音Ｎｅの予測値を出力するために合計される。
【００４３】
Ｎｅ＝Ｐｌ＋Ｐ２＋．．．Ｐｎ
(出力信号)
本発明によれば、雑音予測値の値が求められた後、雑音低減方法に関わる最後のステップが実行される、つまり出力信号の予測値が計算される。雑音予測値は、実際の雑音の極性とは反対の極性を有しているため、出力信号の予測値は、雑音を減算するのとは反対に、雑音の予測値を信号に加算することによって計算される。つまり、雑音予測値Ｎｅは、以下のように出力信号を求めるために、アナログ／デジタル変換器からの信号Ｓｉに加算される。
【００４４】
Ｓｏ＝Ｓｉ＋Ｎｅ
(本方法の分析の例)
本実施形態に関連して示している方法の通常の性能の典型的な分析が、処理を実装するためにスプレッドシートアプリケーションを使用して実施された。この種類のシミュレーションを使用して得られた結果は典型であるに過ぎず、実際の結果は図示しているこれらよりも幾分良かったり悪かったりすると考えられるが、シミュレーションは典型的な結果を示している。
【００４５】
(例−スプレッドシート分析)
本発明の雑音低減方法のスプレッドシート分析は、展開された反復処理を伴う本方法の詳細な動作を示す。そのようなスプレッドシートの例の結果を図４ａに示している。図４ａは、「信号」と表されている入力信号つまり正弦関数、「Ａ／Ｄ入力」と表されているアナログ／デジタル変換の後に見られる信号プラス雑音、および「信号出力」と表されている雑音が本発明によって取り除かれた後の信号出力のプロットを示している。本発明の実施形態の雑音低減処理方法の詳細を図４ｂに示している。特に、表の左側には、実際にサンプリングされた「信号（Signal）」に対応している値を示している。「信号（Signal）」の列の右には、この例のために発生させた不規則雑音の値を有している「雑音(Noise)」の列がある。表の右側の「雑音残差(Noise Resedual)」とラベル付けされている列は、処理後に残っている雑音を示しており、図４ａの「信号出力」のプロットが「信号（Signal）」プロットに正確には従っていない理由である。
【００４６】
しかし、図からわかるように、「信号出力」プロットは、「Ａ／Ｄ入力」つまり信号プラスノイズのプロットよりもはるかに含んでいる雑音が少ない。表の右下の角に示しているように、この特定の例において、平均で約２２ｄＢのノイズ低減が達成されている。この例で使用された信号特性と処理係数を図４ｂの下に示している。具体的には、「信号」は振幅が０．３ボルトの正弦関数であって、雑音は＋／−５．０ボルトの間で変化する乱数である。
【００４７】
図５に示しているように、前述のように、本発明は、コンピュータ１００または任意の命令実行装置によって、またはそれと共に使用されるプログラムコード１１１を提供するコンピュータで使用可能な、つまりコンピュータで読み取り可能な媒体１１０からアクセス可能なおよび/または媒体１１０に埋め込まれているコンピュータプログラム製品の形態を取ることができる。さらに、コンピュータ１００は、任意採用で、容易にデータを取得しアクセスするための表示装置１０１または他の公知の装置に連動していてもよい。この説明の目的のために、コンピュータが使用可能なまたはコンピュータが読み取り可能な媒体１１０は、命令実行システム、装置、またはデバイスによって、またはそれと共に使用されるプログラムを内蔵し、保存し、通信し、伝達し、搬送する任意の装置であってもよい。
【００４８】
コンピュータが使用可能なまたはコンピュータが読み取り可能な媒体１１０は、電子、磁気、電磁、赤外線、または半導体システム（装置またはデバイス）あるいは伝達媒体とすることができる。コンピュータが読み取り可能な媒体１１０の例には、半導体、個体メモリ、磁気テープ、取り外し可能なコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（Random Access Memory:ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（Read Only Memory:ＲＯＭ）、固定磁気ディスク、フラッシュディスク、および光ディスクが含まれる。光ディスクの現在の例には、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）、ＣＤ−ＲＷ（Compact Disk-Read/Write）およびＤＶＤ(Digital Versatile Disk)が含まれる。
【００４９】
プログラムコードの保存および／または実行に適したデータ処理装置は、たとえば任意の公知の有線または無線媒体を有することができるシステムバス１０５を通して複数のメモリ素子に直接的にまたは間接的に結合されている少なくとも１つのプロセッサを有することになる。メモリ素子には、プログラムコードの実際の実行中に使用されるローカルメモリ、大容量記憶装置、実行中に大容量記憶装置からコードを取り出さなければならない回数を少なくするために、少なくともいくつかのプログラムコード１１１の一時的な記憶を実現するキャッシュメモリを含めることができる。
【００５０】
当業者は、前述の詳細の任意の組み合わせが組み込まれている方法は、以下の請求項と任意のその等効物とに基づいて定められている本発明の範疇であることを理解するであろう。
【００５１】
本発明の他の態様、目的、および利点は、図面、開示、および添付の請求項の検討から得ることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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