(57)【要約】【課題】簡単な構成で、かつ本来の信号を損なうことなくバーストノイズを低減するノイズ低減方法を提供すること【解決手段】本発明におけるノイズ低減回路は、信号に含まれるノイズの低減処理を行うノイズ低減回路であって、外部より入力した入力信号からノイズと同じ周波数の信号を出力するフィルタと、ノイズと同じ周波数及び同じ位相のノイズ低減信号を生成し、生成したノイズ低減信号とフィルタの出力した信号との位相の一致を比較する位相ロックループ回路と、位相ロックループ回路により比較した結果、位相が一致すると判定した場合には、入力信号と前記ノイズ低減信号の差分値の信号を出力し、一致しないと判定した場合には、入力信号をそのまま出力する差動増幅器を備えたノイズ低減回路である。このような構成により、簡単な構成で、かつ本来の信号を損なうことなくノイズを低減することが可能となる。【選択図】図１
2005341046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号に含まれるノイズの低減処理を行うノイズ低減回路であって、
外部より入力した入力信号からノイズと同じ周波数の信号を出力するフィルタと、
前記ノイズと同じ周波数及び同じ位相のノイズ低減信号を生成し、生成したノイズ低減信号と前記フィルタの出力した信号との位相の一致を比較する位相ロックループ回路と、
前記位相ロックループ回路により比較した結果、位相が一致すると判定した場合には、前記入力信号と前記ノイズ低減信号の差分値の信号を出力し、一致しないと判定した場合には、前記入力信号をそのまま出力する差動増幅器を備えたノイズ低減回路。
【請求項２】
信号に含まれるノイズの低減処理を行うノイズ低減回路であって、
外部より入力した入力信号からノイズと同じ周波数の信号を出力するフィルタと、
前記ノイズと同じ周波数及び同じ位相のノイズ低減信号を生成し、生成したノイズ低減信号と前記フィルタの出力した信号との位相の一致を比較する位相ロックループ回路と、
前記位相ロックループ回路により生成されたノイズ低減信号を入力し、振幅の調整を行うレベル制御回路と、
前記位相ロックループ回路により比較した結果、位相が一致すると判定した場合には、前記入力信号と前記レベル制御回路により調整されたノイズ低減信号の差分値の信号を出力し、一致しないと判定した場合には、前記入力信号をそのまま出力する差動増幅器を備えたノイズ低減回路。
【請求項３】
前記入力信号は、マイクにより入力された音声信号であることを特徴とする請求項１または２記載のノイズ低減回路。
【請求項４】
信号に含まれるノイズの低減処理を行うデジタル無線通信機器であって、
外部より入力した入力信号からノイズと同じ周波数の信号を出力するフィルタと、
前記ノイズと同じ周波数及び同じ位相のノイズ低減信号を生成し、生成したノイズ低減信号と前記フィルタの出力した信号との位相の一致を比較する位相ロックループ回路と、
前記位相ロックループ回路により比較した結果、位相が一致すると判定した場合には、前記入力信号と前記ノイズ低減信号の差分値の信号を出力し、一致しないと判定した場合には、前記入力信号をそのまま出力する差動増幅器を備えたデジタル無線通信機器。
【請求項５】
信号に含まれるノイズの低減処理を行うデジタル無線通信機器であって、
外部より入力した入力信号からノイズと同じ周波数の信号を出力するフィルタと、
前記ノイズと同じ周波数及び同じ位相のノイズ低減信号を生成し、生成したノイズ低減信号と前記フィルタの出力した信号との位相の一致を比較する位相ロックループ回路と、
前記位相ロックループ回路により生成されたノイズ低減信号を入力し、振幅の調整を行うレベル制御回路と、
前記位相ロックループ回路により比較した結果、位相が一致すると判定した場合には、前記入力信号と前記レベル制御回路により調整されたノイズ低減信号の差分値の信号を出力し、一致しないと判定した場合には、前記入力信号をそのまま出力する差動増幅器を備えたデジタル無線通信機器。
【請求項６】
前記入力信号は、マイクにより入力された音声信号であることを特徴とする請求項５または６記載のデジタル無線通信機器。
【請求項７】
信号に含まれるノイズの低減方法であって、
外部より入力信号を入力する第１のステップと、
前記第１のステップにより入力した入力信号からノイズと同じ周波数の信号を出力する第２のステップと、
前記ノイズと同じ周波数及び同じ位相のノイズ低減信号を生成する第３のステップと、
前記第２のステップにより出力した信号と前記第３のステップにより生成したノイズ低減信号の位相を比較する第４のステップと、
前記第４のステップにより比較した結果位相が一致すると判定した場合に、前記入力信号と前記ノイズ低減信号の差分値の信号を出力し、一致しないと判定した場合は、前記入力信号をそのまま出力する第５のステップを備えたノイズ低減方法。
【請求項８】
信号に含まれるノイズの低減方法であって、
外部より入力信号を入力する第１のステップと、
前記第１のステップにより入力した入力信号からノイズと同じ周波数の信号を出力する第２のステップと、
前記ノイズと同じ周波数及び同じ位相のノイズ低減信号を生成する第３のステップと、
前記第２のステップにより出力した信号と前記第３のステップにより生成したノイズ低減信号の位相を比較する第４のステップと、
前記ノイズ低減信号を入力し、振幅の調整を行う第５のステップと、
前記第４のステップにより比較した結果位相が一致すると判定した場合に、前記入力信号と前記第５のステップにより調整されたノイズ低減信号の差分値の信号を出力し、一致しないと判定した場合は、前記入力信号をそのまま出力する第６のステップを備えたノイズ低減方法。
【請求項９】
前記信号は音声信号であり、前記第１のステップによる信号入力はマイクによる音声信号の入力であることを特徴とする請求項７または８記載のノイズ低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノイズ低減回路、デジタル無線通信機器及びノイズ低減方法に関するものであり、より詳細には、バースト状の高周波信号に対応するノイズ低減回路、デジタル無線通信機器及びノイズ低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
音声を扱う電子機器、特に無線マイクや携帯電話機等のデジタル無線通信機器において、ノイズ対策は重要な問題の一つである。例えば、電波をバースト波として利用するデジタル無線通信機器、特に小振幅信号を扱うデジタル無線通信機器には、入力される信号にバーストノイズと呼ばれるバースト周波数のノイズが含まれることがある。その原因は、バースト状の電波が、デジタル無線通信機器に信号を出力する装置内の非線形素子で検波され、バースト周期に応じた周波数が、本来の信号にバーストノイズとして重なり現れることによる。このバーストノイズは、特に音声通信において悪影響を与えており、音声信号と重なることにより、音声通信における通信品質を大きく劣化させるものである。
【０００３】
デジタル無線通信において、バーストノイズを発生させるバースト周期は固定であるため、バーストノイズを低減する方法として、予め定められた周波数の信号のみをカットするバンドリジェクトフィルタを用いる方法が考えられる。しかし、バンドリジェクトフィルタを用いると、バーストノイズだけでなく本来の信号も同時に減衰させてしまう、という問題点がある。
【０００４】
これに対し、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）を利用したり、ソフトウェアを利用したりしてバーストノイズの信号のみを除去するという方法も行われている。また、特許文献１に示すような、周波数帯を高域と低域に分割してそれぞれノイズ低減処理を行う方法も提案されている。
【特許文献１】特開２００４−９６１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上に示すようなＤＳＰを利用する方法は、構成が複雑化してしまうという問題点があった。また、ソフトウェアを利用する方法も、別途ソフトウェアを動作させるためのプロセッサ等が必要となり、これも複雑な構成が必要となる。更に、特許文献１に示す方法も、複数の演算部を必要とするため、複雑な構成を必要とする。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、簡単な構成で、かつ本来の信号を損なうことなくバーストノイズを低減するノイズ低減方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明におけるノイズ低減回路は、信号に含まれるノイズの低減処理を行うノイズ低減回路であって、外部より入力した入力信号からノイズと同じ周波数の信号を出力するフィルタと、前記ノイズと同じ周波数及び同じ位相のノイズ低減信号を生成し、生成したノイズ低減信号と前記フィルタの出力した信号との位相の一致を比較する位相ロックループ回路と、前記位相ロックループ回路により比較した結果、位相が一致すると判定した場合には、前記入力信号と前記ノイズ低減信号の差分値の信号を出力し、一致しないと判定した場合には、前記入力信号をそのまま出力する差動増幅器を備えたノイズ低減回路である。このような構成により、簡単な構成で、かつ本来の信号を損なうことなくノイズを低減することが可能となる。
【０００８】
本発明におけるノイズ低減回路は、信号に含まれるノイズの低減処理を行うノイズ低減回路であって、外部より入力した入力信号からノイズと同じ周波数の信号を出力するフィルタと、前記ノイズと同じ周波数及び同じ位相のノイズ低減信号を生成し、生成したノイズ低減信号と前記フィルタの出力した信号との位相の一致を比較する位相ロックループ回路と、前記位相ロックループ回路により生成されたノイズ低減信号を入力し、振幅の調整を行うレベル制御回路と、前記位相ロックループ回路により比較した結果、位相が一致すると判定した場合には、前記入力信号と前記レベル制御回路により調整されたノイズ低減信号の差分値の信号を出力し、一致しないと判定した場合には、前記入力信号をそのまま出力する差動増幅器を備えたノイズ低減回路である。このような構成により、簡単な構成で、かつ本来の信号を損なうことなく更にノイズ低減信号の振幅の調整し、ノイズを低減することが可能となる。
【０００９】
前記入力信号は、マイクにより入力された音声信号であることを特徴としてもよい。こうすることにより、音声信号のノイズを低減することが可能となる。
【００１０】
本発明にかかるデジタル無線通信機器は、信号に含まれるノイズの低減処理を行うデジタル無線通信機器であって、外部より入力した入力信号からノイズと同じ周波数の信号を出力するフィルタと、前記ノイズと同じ周波数及び同じ位相のノイズ低減信号を生成し、生成したノイズ低減信号と前記フィルタの出力した信号との位相の一致を比較する位相ロックループ回路と、前記位相ロックループ回路により比較した結果、位相が一致すると判定した場合には、前記入力信号と前記ノイズ低減信号の差分値の信号を出力し、一致しないと判定した場合には、前記入力信号をそのまま出力する差動増幅器を備えたデジタル無線通信機器である。このような構成により、簡単な構成で、かつ本来の信号を損なうことなくノイズを低減することが可能となる。
【００１１】
本発明にかかるデジタル無線通信機器は、信号に含まれるノイズの低減処理を行うデジタル無線通信機器であって、外部より入力した入力信号からノイズと同じ周波数の信号を出力するフィルタと、前記ノイズと同じ周波数及び同じ位相のノイズ低減信号を生成し、生成したノイズ低減信号と前記フィルタの出力した信号との位相の一致を比較する位相ロックループ回路と、前記位相ロックループ回路により生成されたノイズ低減信号を入力し、振幅の調整を行うレベル制御回路と、前記位相ロックループ回路により比較した結果、位相が一致すると判定した場合には、前記入力信号と前記レベル制御回路により調整されたノイズ低減信号の差分値の信号を出力し、一致しないと判定した場合には、前記入力信号をそのまま出力する差動増幅器を備えたデジタル無線通信機器である。このような構成により、簡単な構成で、かつ本来の信号を損なうことなく更にノイズ低減信号の振幅の調整し、ノイズを低減することが可能となる。
【００１２】
前記入力信号は、マイクにより入力された音声信号であることを特徴としてもよい。こうすることにより、音声信号のノイズを低減することが可能となる。
【００１３】
本発明におけるノイズ低減方法は、信号に含まれるノイズの低減方法であって、外部より入力信号を入力する第１のステップと、前記第１のステップにより入力した入力信号からノイズと同じ周波数の信号を出力する第２のステップと、前記ノイズと同じ周波数及び同じ位相のノイズ低減信号を生成する第３のステップと、前記第２のステップにより出力した信号と前記第３のステップにより生成したノイズ低減信号の位相を比較する第４のステップと、前記第４のステップにより比較した結果位相が一致すると判定した場合に、前記入力信号と前記ノイズ低減信号の差分値の信号を出力し、一致しないと判定した場合は、前記入力信号をそのまま出力する第５のステップを備えたノイズ低減方法である。このような構成により、簡単な構成で、かつ本来の信号を損なうことなくノイズを低減することが可能となる。
【００１４】
本発明におけるノイズ低減方法は、信号に含まれるノイズの低減方法であって、外部より入力信号を入力する第１のステップと、前記第１のステップにより入力した入力信号からノイズと同じ周波数の信号を出力する第２のステップと、前記ノイズと同じ周波数及び同じ位相のノイズ低減信号を生成する第３のステップと、前記第２のステップにより出力した信号と前記第３のステップにより生成したノイズ低減信号の位相を比較する第４のステップと、前記ノイズ低減信号を入力し、振幅の調整を行う第５のステップと、前記第４のステップにより比較した結果位相が一致すると判定した場合に、前記入力信号と前記第５のステップにより調整されたノイズ低減信号の差分値の信号を出力し、一致しないと判定した場合は、前記入力信号をそのまま出力する第６のステップを備えたノイズ低減方法である。このような構成により、簡単な構成で、かつ本来の信号を損なうことなく更にノイズ低減信号の振幅の調整し、ノイズを低減することが可能となる。
【００１５】
前記信号は音声信号であり、前記第１のステップによる信号入力はマイクによる音声信号の入力であることを特徴としてもよい。こうすることにより、音声信号のノイズを低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、簡単な構成で、かつ本来の信号を損なうことなくバーストノイズを低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
発明の実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるノイズ低減回路の構成を示すブロック図である。ノイズ低減回路１０は、例えば、マイクや携帯電話機等のデジタル無線通信機器に備えられてもよい。ノイズ低減回路１０は、入力端子１１、スイッチ１２、差動増幅器１３、出力端子１４、バンドパスフィルタ１５、位相ロックループ回路１６、レベル制御回路２０を備える。また、位相ロックループ回路１６は、位相比較器１７、ローパスフィルタ１８、電圧制御発振器１９を備える。
【００１８】
入力端子１１は、信号を入力するための端子であり、差動増幅器１３及びバンドパスフィルタ１５と接続されている。ノイズ低減回路１０は入力端子１１から入力された信号から当該信号に含まれるノイズの除去を行う。この時のノイズは、バーストノイズなどの周期及び周波数の定められたノイズが好ましい。スイッチ１２は、信号の流れを制御するためのスイッチであり、オン・オフによりレベル制御回路２０から差動増幅器１３への信号の流れの制御を行う。具体的には例えば、スイッチ１２がオンの時はレベル制御回路２０から差動増幅器１３へ信号が流れ、オフの時は信号が流れない。スイッチ１２は位相比較器１７と接続されており、位相比較器１７からの位相ロック検出信号によりスイッチのオン・オフの切り替えを行う。
【００１９】
差動増幅器１３は、スイッチ１２がオンの場合、入力端子１１から入力された信号とレベル制御回路２０から入力された信号の振幅値の差分を出力端子１４へ出力する。スイッチ１２がオフの場合は、入力端子１１から入力された信号をそのまま出力端子１４へ出力する。出力端子１４は、差動増幅器１３から入力された信号を出力するための端子である。
【００２０】
バンドパスフィルタ１５は、予め定められた周波数の信号のみを通過させ、それ以外の信号を減衰させて出力するフィルタである。バンドパスフィルタ１５は、入力端子１１から入力された信号からノイズに該当する周波数の信号のみを位相ロックループ回路１６に備えられた位相比較器１７へ出力する。
【００２１】
位相ロックループ回路１６は、バンドパスフィルタ１５から入力されたノイズに該当する周波数の信号に対して、ノイズ成分と同じ周波数及び同じ位相のノイズ低減信号を生成し、各々の信号の位相の比較を行い、比較結果に基づいてスイッチ１２を制御し、更にレベル制御回路２０へノイズ低減信号の出力を行う回路であり、位相比較器１７、ローパスフィルタ１８、電圧制御発振器１９を備える。
【００２２】
位相比較器１７は、電圧制御発振器１９が生成したノイズ信号とバンドパスフィルタ１５から出力されたノイズに該当する周波数の信号の位相の一致状況を判定し、一致していると判定した場合、位相ロック検出信号をスイッチ１２へ出力する。スイッチ１２は、この位相ロック検出信号を入力するとスイッチをオンにする。また、位相比較器１７は、バンドパスフィルタ１５から出力された信号の位相の比較結果をローパスフィルタ１８へ出力する。ローパスフィルタ１８は、予め定められた周波数より低い周波数の信号のみを出力し、高い周波数の信号は減衰させるフィルタであり、ノイズ成分の抽出に用いられる。ローパスフィルタ１８は、位相比較器１７から入力した信号から予め定められた閾値よりも低い周波数の信号を電圧制御発振器１９へ出力する。電圧制御発振器１９は、電圧により出力周波数を制御することの出来る発振器であり、ローパスフィルタ１８から入力した信号に基づいて周波数を調整し、予め定められた位相のノイズ低減信号を生成し、位相比較器１７及びレベル制御回路２０へ出力する。
【００２３】
レベル制御回路２０は、入力した信号の振幅を調整し、調整した信号を出力する。レベル制御回路２０は、電圧制御発振器１９から入力したノイズ低減信号の振幅の調整を行い、スイッチ１２がオンの場合に差動増幅器１３へ出力する。
【００２４】
続いて、図２に示すフローチャートを用いて、本発明におけるノイズ低減時の処理の流れについて説明する。まず、入力端子１１より信号を入力する（Ｓ１０１）。ここでは、入力する信号は音声信号とするが、音声信号以外の信号でも良い。この時入力する音声信号のスペクトルの例を図３に示す。図３の縦に伸びた線がノイズを表す。
【００２５】
入力端子１１より入力した音声信号は、差動増幅器１３及びバンドパスフィルタ１５へ出力される。バンドパスフィルタ１５は、入力した音声信号からノイズに該当する周波数の信号のみを出力し、それ以外の信号は減衰させる（Ｓ１０２）。この時、バンドパスフィルタ１５が出力する周波数はノイズに該当する周波数として予め設定されており、書き換えが可能なものとする。
【００２６】
位相比較器１７は、バンドパスフィルタ１５から出力された信号と、電圧制御発振器１９から出力されたノイズと同じ周波数、同じ位相のノイズ低減信号と位相の比較を行い、ローパスフィルタ１８へ出力する。ローパスフィルタ１８は、入力した信号の中から予め定められた周波数より低い周波数の信号のみの抽出を行い、それ以上の周波数の信号は減衰させる。こうすることにより、電圧制御発振器１９が出力するノイズ低減信号の周波数の調整が行われる。
【００２７】
電圧制御発振器１９は、ローパスフィルタ１８により調整された周波数で、ノイズ低減信号を位相比較器１７及びレベル制御回路２０へ出力する（Ｓ１０３）。位相比較器１７は、バンドパスフィルタ１５から入力した信号と電圧制御発振器１９から入力したノイズ低減信号の位相の比較を行う（Ｓ１０４）。レベル制御回路２０は、位相比較器１７から入力したノイズ低減信号の振幅の調整を行う。
【００２８】
比較の結果、位相が一致した場合（Ｓ１０５）、位相比較器１７は、スイッチ１２へ位相ロック検出信号を出力する（Ｓ１０６）。スイッチ１２は、位相比較器１７からの位相ロック検出信号を入力するとスイッチをオンにする。スイッチがオンになると、レベル制御回路２０により調整されたノイズ低減信号が差動増幅器１３へ出力される。差動増幅器１３は、入力端子１１から入力した音声信号とレベル制御回路２０から入力したノイズ低減信号の差分値により信号を生成し（Ｓ１０７）、出力端子１４へ出力する。即ち、差動増幅器１３は、ノイズが含まれた入力信号からノイズ低減信号を減じることによりノイズを低減している。一方、スイッチ１２がオフの場合、差動増幅器１３は、入力端子１１から入力した音声信号をそのまま出力端子１４へ出力する（Ｓ１０８）。
【００２９】
このようにして、ノイズ低減回路１０はノイズが入っている周波数のノイズ信号を出力し、ノイズ処理を行うことにより、ノイズ以外の信号を減衰させることなくノイズの低減を行うことが可能となる。
【００３０】
本発明によるノイズ低減方法は、ノイズに該当する周波数のノイズのみを低減するので、図４のような、ノイズよりも振幅の大きい音声信号を含む信号が入力された場合も、ノイズの低減を行うことが可能となる。
【００３１】
次に、図５に示すような、ノイズと音声信号が重なった場合について考える。この場合、位相比較器１７は、ノイズ成分と同じ周波数帯であっても音声信号によりノイズ成分とは異なる位相の信号を入力するため、ノイズ成分との位相の一致を検出しない。この場合、位相比較器１７は位相ロック検出信号を出力しないためスイッチ１２はオンにならない。つまり、ノイズと音声信号が重なり、ノイズが気にならない大きさの場合、自動的にノイズ低減処理は行われない。
【００３２】
その他の発明の実施の形態．
上述の例では、１種類のノイズのみの低減を行ったが、ノイズ低減回路を複数接続することにより複数種類のノイズの低減を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明におけるノイズ低減回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明におけるノイズ低減回路の処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】本発明におけるノイズ低減回路に入力される音声信号のスペクトルを示す図である。
【図４】本発明におけるノイズ低減回路に入力される音声信号のスペクトルを示す図である。
【図５】本発明におけるノイズ低減回路に入力される音声信号のスペクトルを示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０    ノイズ低減回路
１１    入力端子
１２    スイッチ
１３    差動増幅器
１４    出力端子
１５    バンドパスフィルタ
１６    位相ロックループ回路
１７    位相比較器
１８    ローパスフィルタ
１９    電圧制御発振器
２０    レベル制御回路
【図１】
2005341046.tif 000003
【図２】
2005341046.tif 000004
【図３】
2005341046.tif 000005
【図４】
2005341046.tif 000006
【図５】
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