JP7817092B2 - Receiver and impulse noise removal method - Google Patents
Receiver and impulse noise removal methodInfo
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Description
本発明は、受信装置及びインパルスノイズ除去方法に関する。 The present invention relates to a receiving device and an impulse noise removal method.
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing;直交周波数分割多重)と呼ばれる変調方式によって変調されたデジタルテレビジョン放送波等の放送信号を受信する車載用受信装置が知られている。 In-vehicle receiving devices are known that receive broadcast signals, such as digital television broadcast waves, modulated using a modulation method known as OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing).
そのような車載用受信装置が受信する放送信号には、車両の電装系の始動や停止等に伴って発生するインパルスノイズが混入する場合がある。なお、ここでいう「インパルスノイズ」とは、典型的にはインパルス波形(非常に短い時間に急峻に立ち上がり立ち下がりを繰り返す波形)が断続的に表れるようなノイズを指す。 Broadcast signals received by such in-vehicle receiving devices may contain impulse noise, which occurs when the vehicle's electrical system starts or stops. Note that "impulse noise" here typically refers to noise that appears intermittently as an impulse waveform (a waveform that repeatedly rises and falls sharply in a very short period of time).
これに対し、従来、BPF(Band Pass Filer)により、放送波から、信号領域以外のガードバンドに対応する部分を抽出し、当該抽出した部分におけるインパルスノイズを検出する技術が知られている(例えば、特許文献1を参照)。 In response to this, a technology has been known in the past that uses a band pass filter (BPF) to extract portions of broadcast waves that correspond to guard bands outside the signal region, and then detects impulse noise in these extracted portions (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、従来の技術には、インパルスノイズを精度良く検出できない場合があるという問題がある。 However, conventional technology has the problem that it may not be possible to accurately detect impulse noise.
例えば、車両からは、インパルスノイズだけでなく、インパルスノイズとは無関係の定常ノイズ等が発生する場合がある。なお、ここでいう「定常ノイズ」とは典型的には、インパルスノイズより振幅は小さいが時間的に連続的に表れるノイズを指す。 For example, vehicles may generate not only impulse noise, but also steady noise that is unrelated to impulse noise. Note that "steady noise" here typically refers to noise that is smaller in amplitude than impulse noise but appears continuously over time.
インパルスノイズは、振幅は大きいが極短期間しか現れないため、ガードバンド全体で見るとエネルギーが小さく、定常ノイズに埋もれてしまう可能性がある。その結果、インパルスノイズの検出感度が低下する。 Impulse noise has a large amplitude but only appears for an extremely short period of time, so its energy is small when viewed across the entire guard band and it may be buried in steady noise. As a result, the detection sensitivity of impulse noise decreases.
その際、単に閾値を下げることでインパルスノイズの検出感度を上げると、定常ノイズまでインパルスノイズとして検知してしまい、誤検知が増えてしまうため望ましくない。 In this case, simply lowering the threshold to increase the detection sensitivity of impulse noise is undesirable, as it could result in steady noise being detected as impulse noise, resulting in an increase in false positives.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、インパルスノイズを精度良く検出できる受信装置及びインパルスノイズ除去方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above, and aims to provide a receiving device and an impulse noise removal method that can accurately detect impulse noise.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る受信装置は、第1の実施形態の受信装置10は、放送波からインパルスノイズを除去するための処理を行う制御部を有する。制御部は、放送波のガードバンドから、ピーク周波数を含む、一部の周波数成分を抽出するようにバンドパスフィルタの帯域を調整する。制御部は、バンドパスフィルタによって抽出された周波数成分のレベルが第1の閾値を超えた時間領域の位置である第1のノイズ位置と、放送波のレベルが第2の閾値を超えた時間領域の位置である第2のノイズ位置と、を検出する。制御部は、第1のノイズ位置と第2のノイズ位置が重複する位置における、放送波に対して、ノイズを除去する処理を行う。 To solve the above-mentioned problems and achieve the objectives, a receiving device according to the present invention, a receiving device 10 of a first embodiment, has a control unit that performs processing to remove impulse noise from broadcast waves. The control unit adjusts the bandwidth of a bandpass filter so as to extract some frequency components, including peak frequencies, from the guard band of the broadcast waves. The control unit detects a first noise position, which is a position in the time domain where the level of the frequency components extracted by the bandpass filter exceeds a first threshold, and a second noise position, which is a position in the time domain where the level of the broadcast waves exceeds a second threshold. The control unit performs processing to remove noise from the broadcast waves at positions where the first noise position and second noise position overlap.
本発明によれば、インパルスノイズを精度良く検出できる。 According to the present invention, impulse noise can be detected with high accuracy.
[第1の実施形態]
まず、第1の実施形態の受信装置によるインパルスノイズ除去手法の概要を図1を用いて説明する。図1は、インパルスノイズ除去手法の概要を示す図である。
[First embodiment]
First, an outline of the impulse noise removal technique used by the receiving device of the first embodiment will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a diagram showing an outline of the impulse noise removal technique.
図1の(A)には、放送波のガードバンド部分のレベルに基づいてノイズの混入候補区間を推定する処理の概要が示されている。図1の(B)には、放送波の放送信号を含む帯域部分のレベルに基づいてノイズ位置を推定する処理の概要が示されている。図1の(C)には、双方の推定結果の関係に基づいてインパルスノイズを検出する処理の概要が示されている。 Figure 1(A) shows an overview of the process of estimating potential noise contamination intervals based on the level of the guard band portion of the broadcast wave. Figure 1(B) shows an overview of the process of estimating noise locations based on the level of the band portion of the broadcast wave that includes the broadcast signal. Figure 1(C) shows an overview of the process of detecting impulse noise based on the relationship between the results of both estimations.
第1の実施形態の受信装置は、放送波の、ガードバンドのうちの一部の周波数成分、具体的にはピーク周波数を含む周波数成分に基づいてノイズ位置を推定する。さらに、受信装置は放送波の、放送信号を含む帯域部分に基づいてノイズ位置を推定したうえで、双方の推定結果に基づいてインパルスノイズを検出する。 The receiving device of the first embodiment estimates the noise position based on some frequency components of the guard band of the broadcast wave, specifically, frequency components including the peak frequency. Furthermore, the receiving device estimates the noise position based on the band portion of the broadcast wave that includes the broadcast signal, and then detects impulse noise based on both estimation results.
具体的には、図1の(A)に示すように、受信装置は、放送波から、バンドパスフィルタによりガードバンドの一部を抽出する(図1の(A-1)参照)。これは、無信号の隙間であるガードバンドが、混入するインパルスノイズ成分の検出に適していることによる。また、バンドパスフィルタについては、図4を用いて後述する。 Specifically, as shown in Figure 1 (A), the receiving device extracts a portion of the guard band from the broadcast wave using a bandpass filter (see Figure 1 (A-1)). This is because the guard band, which is a gap where there is no signal, is suitable for detecting impulse noise components that may be mixed in. Bandpass filters will be described later using Figure 4.
ここで、図1の(A-2)は、バンドバスフィルタで抽出したガードバンド部分のレベルを時間領域からみた場合の(すなわち、時間軸t上に展開した場合の)検出結果の一例である。図1の(A-2)に示すように、バンドパスフィルタのようなフィルタ回路を用いた場合、インパルスノイズは、実際のインパルスノイズの混入位置である位置t1から遅延し、かつ、幅が広がって検出される。これはフィルタの持つ群遅延によるもので、FIR(Finite Impulse Response:有限インパルス応答)フィルタやIIR(Infinite Impulse Response:無限インパルス応答)フィルタのようなデジタルフィルタを用いた場合も同様である。 Here, (A-2) in Figure 1 shows an example of the detection results when the level of the guard band portion extracted by a bandpass filter is viewed in the time domain (i.e., expanded on the time axis t). As shown in (A-2) in Figure 1, when a filter circuit such as a bandpass filter is used, impulse noise is detected with a delay from position t1, where the impulse noise actually enters, and with a wider width. This is due to the group delay of the filter, and is the same when using digital filters such as FIR (Finite Impulse Response) filters or IIR (Infinite Impulse Response) filters.
なお、受信装置は、そのような検出結果を前提として、閾値b1を超える信号レベルを示す区間w1を、混入候補区間として推定する(図1の(A-2)参照)。 Based on this detection result, the receiving device estimates section w1, which shows a signal level exceeding threshold b1, as a potential contamination section (see (A-2) in Figure 1).
そして、図1の(A-3)に示すように、受信装置は、推定した混入候補区間を拡張した拡張区間w1+を含む推定結果を、周波数成分に基づく「第1の推定結果P1」として定める。なお、ここでの拡張に関する詳細については、図8を用いて後述する。 Then, as shown in (A-3) of Figure 1, the receiving device determines the estimation result, which includes the extended section w1+ obtained by extending the estimated contamination candidate section, as the "first estimation result P1" based on the frequency components. Details regarding this extension will be described later using Figure 8.
一方、図1の(B)に示すように、受信装置は、放送波の、放送信号を含む帯域部分における波形のレベルに基づき、「第2の推定結果P2」を定める。なお、図1の(B-1)には、閾値b2を超える信号が、位置t1におけるインパルスノイズと位置t2における強信号のみである例を示している。 On the other hand, as shown in Figure 1 (B), the receiving device determines a "second estimation result P2" based on the waveform level of the broadcast wave in the band portion that includes the broadcast signal. Note that Figure 1 (B-1) shows an example in which the only signals exceeding threshold b2 are impulse noise at position t1 and a strong signal at position t2.
なお、「放送波の、放送信号を含む帯域部分」とは、受信装置に入力される放送波全体でも、放送波全体のうち1または複数のチャンネルの放送信号を含む帯域部分であってもよいし、ガードバンドを含んでいてもよい。 Note that the "band portion of the broadcast wave that includes the broadcast signal" may be the entire broadcast wave input to the receiving device, or a band portion of the entire broadcast wave that includes the broadcast signal of one or more channels, or may include guard bands.
ここで、図1の(B-2)に示すように、受信装置は、「第2の推定結果P2」を定めるにあたっては、放送信号を遅延させた遅延データを用いる。これは、バンドパスフィルタによる遅延を前提とした「第1の推定結果P1」と、「第2の推定結果P2」とを比較するに際して整合をとるためである。 Here, as shown in (B-2) of Figure 1, when determining the "second estimation result P2," the receiving device uses delayed data obtained by delaying the broadcast signal. This is to ensure consistency when comparing the "first estimation result P1," which assumes a delay due to a bandpass filter, with the "second estimation result P2."
なお、このような整合をとることは、放送信号そのものではなく、「第2の推定結果P2」のような処理結果を遅延させることによっても実現できる。以下では、放送信号を遅延させた場合について説明することとする。 Note that this type of matching can also be achieved by delaying a processing result such as the "second estimation result P2" rather than the broadcast signal itself. The following describes the case where the broadcast signal is delayed.
そして、図1の(B-3)に示すように、受信装置は、閾値b2を超える位置t1及び位置t2を含む推定結果を、時間領域に基づく「第2の推定結果P2」として定める。 Then, as shown in (B-3) of Figure 1, the receiving device determines the estimation result including positions t1 and t2 that exceed threshold b2 as the "second estimation result P2" based on the time domain.
つづいて、図1の(C)に示すように、受信装置は、「第1の推定結果P1」と、遅延差を加味した「第2の推定結果P2」との論理積をとることによってインパルスノイズを検出する。 Next, as shown in Figure 1(C), the receiving device detects impulse noise by taking the logical product of the "first estimation result P1" and the "second estimation result P2" that takes into account the delay difference.
すなわち、図1の(C)の破線の閉曲線1に囲まれた部分に示すように、「第1の推定結果P1」の混入候補区間である拡張区間w1+に含まれる「第2の推定結果P2」の位置t1における信号が、最終的にインパルスノイズとして検出される。また、拡張区間w1+には含まれない位置t2における強信号は、最終的にインパルスノイズとして検出されない。 That is, as shown in the area surrounded by the dashed closed curve 1 in Figure 1(C), the signal at position t1 of the "second estimation result P2" included in the extended section w1+, which is a potential contamination section of the "first estimation result P1," is ultimately detected as impulse noise. Furthermore, the strong signal at position t2, which is not included in the extended section w1+, is ultimately not detected as impulse noise.
そして、受信装置は、このように検出されたノイズ位置t1におけるインパルスノイズを除去することとなる。なお、受信装置によるインパルスノイズの除去方法については、図9を用いて後述する。 The receiving device then removes the impulse noise at the noise position t1 detected in this way. The method for removing impulse noise by the receiving device will be described later using Figure 9.
さらに、受信装置は、放送波に対してFFT(Fast Fourier Transform;高速フーリエ変換)処理を行って得られたガードバンド部分のピーク周波数を基に、バンドパスフィルタの帯域幅やカットオフ周波数(以下「帯域幅等」という)を調整することができる。これにより、受信装置は、定常ノイズ等の影響を抑え、インパルスノイズの除去精度をさらに向上させることができる。 Furthermore, the receiving device can adjust the bandwidth and cutoff frequency (hereinafter referred to as "bandwidth, etc.") of the bandpass filter based on the peak frequency of the guard band portion obtained by performing FFT (Fast Fourier Transform) processing on the broadcast wave. This allows the receiving device to suppress the effects of stationary noise, etc., and further improve the accuracy of impulse noise removal.
なお、図1の(A)は、図3を用いて後述する第1の推定部2に対応している。また、図1の(B)は、第2の推定部3に対応している。また、図1の(C)は、ノイズ検出部4に対応している。 Note that (A) in Figure 1 corresponds to the first estimation unit 2, which will be described later using Figure 3. Also, (B) in Figure 1 corresponds to the second estimation unit 3. Also, (C) in Figure 1 corresponds to the noise detection unit 4.
また、上述した閾値b1及びb2については、信号レベルの時間平均に基づいて可変とすることができる。閾値については、図6及び図7を用いて後述する。 Furthermore, the thresholds b1 and b2 mentioned above can be varied based on the time average of the signal level. The thresholds will be described later using Figures 6 and 7.
図2は、受信装置10の構成を示すブロック図である。なお、図2では、受信装置10の特徴を説明するために必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。 Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the receiving device 10. Note that Figure 2 shows only the components necessary to explain the features of the receiving device 10, and omits descriptions of general components.
図2に示すように、受信装置10は、車両Vに搭載されたデジタルテレビジョン(DTV:Digital Television)受信機に含まれる。また、車両Vの電子機器等から発生するインパルスノイズが、DTVの放送信号に重畳する場合がある。 As shown in FIG. 2, the receiving device 10 is included in a digital television (DTV) receiver installed in the vehicle V. In addition, impulse noise generated from electronic devices in the vehicle V may be superimposed on the DTV broadcast signal.
受信装置10は、RF(Radio Frequency)/IF(Intermediate Frequency)部11、復調LSI(Large Scale Integration)10a、及びデコーダ17を備える。 The receiving device 10 includes an RF (Radio Frequency)/IF (Intermediate Frequency) unit 11, a demodulation LSI (Large Scale Integration) 10a, and a decoder 17.
RF/IF部11は、アンテナにおいて受信した放送信号から受信すべき放送波の信号を抽出して増幅する。RF/IF部11は、高周波信号(RF信号)増幅回路及び中間周波信号(IF信号)増幅回路等を含む。RF/IF部11は、処理信号(IF信号)を復調LSI10aに出力する。復調LSI10aは、放送信号を復調し、映像及び音声として出力する。 The RF/IF unit 11 extracts and amplifies the signal of the broadcast wave to be received from the broadcast signal received by the antenna. The RF/IF unit 11 includes a high frequency signal (RF signal) amplifier circuit and an intermediate frequency signal (IF signal) amplifier circuit. The RF/IF unit 11 outputs the processed signal (IF signal) to the demodulation LSI 10a. The demodulation LSI 10a demodulates the broadcast signal and outputs it as video and audio.
復調LSI10aは、同期部12、ノイズキャンセラ13、FFT部14、等化部15、及び誤り訂正部16を備える。 The demodulation LSI 10a includes a synchronization unit 12, a noise canceller 13, an FFT unit 14, an equalization unit 15, and an error correction unit 16.
同期部12は、放送波に含まれる放送信号のフレームタイミング/シンボルタイミングの同期を取る。同期部12は、処理後のIF信号をノイズキャンセラ13に出力する。 The synchronization unit 12 synchronizes the frame timing/symbol timing of the broadcast signal contained in the broadcast wave. The synchronization unit 12 outputs the processed IF signal to the noise canceller 13.
ノイズキャンセラ13は、入力されたIF信号に含まれるインパルスノイズを検出して除去する処理を行う。ノイズキャンセラ13は、処理後のIF信号をFFT部14に出力する。なお、ノイズキャンセラ13の詳細については、図3を用いて後述する。 The noise canceller 13 detects and removes impulse noise contained in the input IF signal. The noise canceller 13 outputs the processed IF signal to the FFT unit 14. Details of the noise canceller 13 will be described later using Figure 3.
FFT部16は、IF信号に対してFFT処理を行い、等化部15に出力する。また、このとき、FFT部14は、FFT処理の結果(例えばピーク周波数)をノイズキャンセラ13に通知する。 The FFT unit 16 performs FFT processing on the IF signal and outputs it to the equalization unit 15. At this time, the FFT unit 14 also notifies the noise canceller 13 of the results of the FFT processing (e.g., peak frequency).
等化部15は、入力されたIF信号の歪みを補正する等化処理を行う。また、誤り訂正部16は、データ信号の誤りを検出して訂正する。 The equalization unit 15 performs equalization processing to correct distortion in the input IF signal. The error correction unit 16 detects and corrects errors in the data signal.
デコーダ17は、誤り訂正後のデータ信号を外部装置に対して出力する処理を行う。なお、外部装置は、例えば、デジタルテレビジョン放送の映像を表示する車載装置等である。 The decoder 17 outputs the error-corrected data signal to an external device. The external device may be, for example, an in-car device that displays digital television broadcast images.
また、受信装置10では、復調LSI10aが、OFDM処理部として機能する。 In addition, in the receiving device 10, the demodulation LSI 10a functions as an OFDM processing unit.
ここで、ノイズキャンセラ13の構成について、図3を用いてさらに詳細に説明する。図3は、ノイズキャンセラの構成を示すブロック図である。 The configuration of the noise canceller 13 will now be explained in more detail using Figure 3. Figure 3 is a block diagram showing the configuration of the noise canceller.
図3に示すように、ノイズキャンセラ13は、データ遅延部13aと、BPF13bと、時間平均部13c,13d,13h,13iと、閾値決定部13e,13jと、コンパレータ13f,13kと、推定位置拡張部13gと、AND回路13lと、ノイズ除去部13mとを備えている。 As shown in FIG. 3, the noise canceller 13 includes a data delay unit 13a, a BPF 13b, time averaging units 13c, 13d, 13h, and 13i, threshold determination units 13e and 13j, comparators 13f and 13k, an estimated position expansion unit 13g, an AND circuit 13l, and a noise removal unit 13m.
なお、ノイズキャンセラ13では、BPF13b、時間平均部13c,13d、閾値決定部13e、コンパレータ13f及び推定位置拡張部13gが、第1の推定部2として機能する。 In the noise canceller 13, the BPF 13b, time averaging units 13c and 13d, threshold determination unit 13e, comparator 13f, and estimated position extension unit 13g function as the first estimation unit 2.
また、時間平均部13h,13i、閾値決定部13j、コンパレータ13kが、第2の推定部3として機能する。また、AND回路13lが、ノイズ検出部4として機能する。 Furthermore, the time averaging units 13h and 13i, the threshold determination unit 13j, and the comparator 13k function as the second estimation unit 3. Furthermore, the AND circuit 13l functions as the noise detection unit 4.
データ遅延部13aは、入力信号(以下、「実データ」と記載する)をメモリ等にため込んで遅延させる処理を行う。データ遅延部13aは、遅延した入力信号(以下、「遅延データ」と記載する)を第2の推定部3を構成する時間平均部13h、時間平均部13i及びノイズ除去部13mに対して出力する。 The data delay unit 13a stores the input signal (hereinafter referred to as "actual data") in a memory or the like and delays it. The data delay unit 13a outputs the delayed input signal (hereinafter referred to as "delayed data") to the time averaging unit 13h, time averaging unit 13i, and noise removal unit 13m that make up the second estimation unit 3.
BPF13bは、実データに基づいて設定された帯域に対応する部分を通過させ、時間平均部13cに対して出力するバンドパスフィルタである。 BPF 13b is a bandpass filter that passes the portion corresponding to the band set based on the actual data and outputs it to the time averaging unit 13c.
ここで、ノイズキャンセラ13は、放送波のガードバンドに含まれるピーク周波数を取得し、ガードバンドから、ピーク周波数を含む、一部の周波数成分を抽出するようにBPF13bの帯域幅等を調整(設定)する。 Here, the noise canceller 13 acquires the peak frequency contained in the guard band of the broadcast wave and adjusts (sets) the bandwidth of the BPF 13b so as to extract a portion of the frequency components, including the peak frequency, from the guard band.
その後、ノイズキャンセラ13は、BPF13bによって抽出された周波数成分のレベルが第1の閾値を超えた第1のノイズ位置と、放送波のレベルが第2の閾値を超えた第2のノイズ位置と、を検出する。第1のノイズ位置と第2のノイズ位置は、時間領域の位置(例えば、時刻又は時間区間)である。 Then, the noise canceller 13 detects a first noise position where the level of the frequency component extracted by the BPF 13b exceeds a first threshold, and a second noise position where the level of the broadcast wave exceeds a second threshold. The first noise position and the second noise position are positions in the time domain (e.g., a time or a time interval).
第1のノイズ位置を出力する処理は、第1の推定部2によって行われる。第1の閾値は閾値b1に相当する。また、第1のノイズ位置は第1の推定結果P1(例えば、拡張区間w1+)に相当する。 The process of outputting the first noise position is performed by the first estimation unit 2. The first threshold corresponds to threshold b1. The first noise position corresponds to the first estimation result P1 (e.g., the extended section w1+).
第2のノイズ位置を出力する処理は、第2の推定部3によって行われる。第2の閾値は閾値b2に相当する。また、第2のノイズ位置は第2の推定結果P2(例えば、位置t1又は位置t2に相当する。 The process of outputting the second noise position is performed by the second estimation unit 3. The second threshold corresponds to threshold b2. The second noise position corresponds to the second estimation result P2 (e.g., position t1 or position t2).
さらに、ノイズキャンセラ13は、第1のノイズ位置と第2のノイズ位置が重複する位置(例えば、図1の閉曲線1に囲まれた部分)における、放送波に対して、ノイズを除去する処理(後述するノイズ除去部13mに相当)を行う。 Furthermore, the noise canceller 13 performs a process (corresponding to the noise removal unit 13m described below) to remove noise from the broadcast wave at the position where the first noise position and the second noise position overlap (for example, the area surrounded by closed curve 1 in Figure 1).
ノイズキャンセラ13による位置を検出する処理及びノイズを除去する処理については、図5~図9を用いて後に説明する。ここでは、図4及び図5を用いて、ノイズキャンセラ13によるBPF13bの帯域幅等を調整する処理について説明する。前述の通り、受信装置10は、BPF13bの帯域幅等を調整することにより、定常ノイズ等の影響を抑え、インパルスノイズの除去精度をさらに向上させることができる。 The process of detecting position and removing noise performed by the noise canceller 13 will be explained later using Figures 5 to 9. Here, the process of adjusting the bandwidth of the BPF 13b performed by the noise canceller 13 will be explained using Figures 4 and 5. As mentioned above, by adjusting the bandwidth of the BPF 13b, the receiving device 10 can suppress the effects of stationary noise and further improve the accuracy of removing impulse noise.
図3に示すように、ノイズキャンセラ13は、BPF13bの帯域幅等を調整するために、FFT部からピーク周波数を取得する。 As shown in Figure 3, the noise canceller 13 obtains the peak frequency from the FFT unit in order to adjust the bandwidth of the BPF 13b, etc.
そして、図4に示すように、ノイズキャンセラ13は、BPF13bの帯域をR1からR2に変更する。図4は、バンドパスフィルタの帯域幅等の調整を説明する図である。このとき、ピーク周波数はf1及びf2であるものとする(ただし、f1<f2)。 Then, as shown in Figure 4, the noise canceller 13 changes the band of the BPF 13b from R1 to R2. Figure 4 is a diagram explaining the adjustment of the bandwidth of the bandpass filter. At this time, the peak frequencies are assumed to be f1 and f2 (where f1 < f2).
帯域R1は、初期値として設定される帯域である。例えば、帯域R1は、ガードバンド全体に対応する帯域である。 Band R1 is the band set as the initial value. For example, band R1 is the band corresponding to the entire guard band.
帯域R2は、帯域R1より狭く、かつピーク周波数f1及びf2を含む帯域である。f1を下限とし、f2を上限とする範囲の帯域であってもよい。 Band R2 is narrower than band R1 and includes peak frequencies f1 and f2. It may be a band with f1 as the lower limit and f2 as the upper limit.
なお、具体的には、ノイズキャンセラ13は、BPF13bの帯域幅等を決定する係数を変更することにより調整を行うことができる。 Specifically, the noise canceller 13 can be adjusted by changing the coefficients that determine the bandwidth of the BPF 13b, etc.
なお、ピーク周波数の個数は、図4に示すものに限られず、1個又は3個以上であってもよい。ノイズキャンセラ13は、ガードバンドにおけるあらかじめ定められた数のピーク周波数を含むように、BPF13bの帯域幅等を調整する。これにより、定常ノイズ等の影響を最低限に抑えつつ、BPF13bによって抽出される部分におけるインパルスノイズの割合を増加させることができる。 The number of peak frequencies is not limited to that shown in Figure 4, and may be one or three or more. The noise canceller 13 adjusts the bandwidth of the BPF 13b so that a predetermined number of peak frequencies are included in the guard band. This makes it possible to increase the proportion of impulse noise in the portion extracted by the BPF 13b while minimizing the influence of stationary noise, etc.
また、ノイズキャンセラ13は、ノイズを除去する処理によってノイズが除去された放送信号に対してFFTを行った結果得られたピーク周波数、すなわち残留しているノイズのピーク周波数を基に、BPF13bの帯域幅等をさらに調整する。これにより、再帰的にインパルスノイズ検出の精度を向上させていくことができる。 In addition, the noise canceller 13 further adjusts the bandwidth of the BPF 13b, etc., based on the peak frequency obtained as a result of performing an FFT on the broadcast signal from which noise has been removed by the noise removal process, i.e., the peak frequency of the remaining noise. This makes it possible to recursively improve the accuracy of impulse noise detection.
ノイズキャンセラ13は、FFT部14によるFFTの結果、振幅(パワー)が閾値以上であった周波数を示す情報をピーク周波数として取得してもよいし、振幅(パワー)が大きかった上位の一定数の周波数を示す情報をピーク周波数として取得してもよい。ノイズキャンセラ13は、放送波のスペクトラムをFFT部14から取得して、ノイズキャンセラ13の側で所定の閾値を超える振幅(パワー)を持つ周波数をピーク周波数として取得するようにしてもよい。 The noise canceller 13 may acquire, as peak frequencies, information indicating frequencies whose amplitude (power) is equal to or greater than a threshold as a result of the FFT performed by the FFT unit 14, or information indicating a certain number of frequencies with the highest amplitude (power) as peak frequencies. The noise canceller 13 may acquire the spectrum of the broadcast wave from the FFT unit 14 and acquire, as peak frequencies, frequencies whose amplitude (power) exceeds a predetermined threshold on the noise canceller 13 side.
なお、以上の説明では復調処理に用いられるFFT部14を、インパルスノイズ検出のためのガードバンド内のピーク周波数の抽出に利用している。これにより、別途FFT部を設ける必要がなく、コストを抑えることができる。ただし、復調処理に用いられるFFT部14とは別に、ピーク周波数抽出用のFFTを設けてもよい。 In the above explanation, the FFT unit 14 used for demodulation processing is used to extract peak frequencies within the guard band for impulse noise detection. This eliminates the need for a separate FFT unit, reducing costs. However, an FFT for peak frequency extraction may also be provided in addition to the FFT unit 14 used for demodulation processing.
ここで、インパルスノイズには、周波数領域と時間領域の両方において周期性が見られる場合がある。図4で説明したBPF13bの帯域の調整は、このようなインパルスノイズを検出する際に有効である。 Here, impulse noise may exhibit periodicity in both the frequency domain and the time domain. Adjusting the bandwidth of BPF 13b, as described in Figure 4, is effective in detecting such impulse noise.
図5は、周期的インパルスノイズを説明する図である。図5に示すように、デジタルテレビジョンの放送信号に重畳するインパルスノイズは、時間領域においてΔtの周期で発生し、周波数領域において1/Δtの周波数として現れる場合がある。 Figure 5 is a diagram explaining periodic impulse noise. As shown in Figure 5, impulse noise superimposed on digital television broadcast signals occurs with a period of Δt in the time domain and may appear as a frequency of 1/Δt in the frequency domain.
特にインパルス波のスペクトラムは、複数の周波数のサイン波の足し合わせで表現されるため、1/Δtの周波数を基本波とする複数のピークが現れる。一方、定常ノイズは、波形が広い周波数帯に亘って一様になる傾向がある。 In particular, the spectrum of an impulse wave is expressed as the sum of sine waves of multiple frequencies, so multiple peaks appear with a fundamental frequency of 1/Δt. On the other hand, steady noise tends to have a uniform waveform across a wide frequency band.
BPF13bの帯域幅等を調整することにより、抽出後の部分に含まれる定常ノイズのエネルギーを小さくして、相対的にインパルスノイズのエネルギーが占める割合を大きくすることができ、インパルスノイズが定常ノイズに埋もれてしまうことがなく、インパルスノイズを精度よく検出することができる。 By adjusting the bandwidth of BPF 13b, etc., it is possible to reduce the energy of stationary noise contained in the extracted portion and relatively increase the proportion of impulse noise energy. This prevents impulse noise from being buried in stationary noise and allows for accurate detection of impulse noise.
ここで、デジタルテレビジョン放送の14chは、479.142857MHz~476.357857MHz~481.927857MHzであり、15chは482.357857MHz~487.927857MHzであるものとする。このとき、481.927857MHz~482.357857MHzはガードバンドである。 Here, digital television broadcast channel 14 is assumed to be 479.142857MHz to 476.357857MHz to 481.927857MHz, and channel 15 is assumed to be 482.357857MHz to 487.927857MHz. In this case, 481.927857MHz to 482.357857MHz is the guard band.
FFT部14によって特定されたピーク周波数が、f1=482.100MHzとf2=482.200MHzであったものとする。このとき、ノイズキャンセラ13は、BPF13bが抽出する帯域が482.100MHz~482.200MHzとなるように調整を行う。 Let's assume that the peak frequencies identified by the FFT unit 14 are f1 = 482.100 MHz and f2 = 482.200 MHz. In this case, the noise canceller 13 adjusts the band extracted by the BPF 13b to 482.100 MHz to 482.200 MHz.
図4の例では、ノイズキャンセラ13は、帯域R1を帯域R2に縮小する調整を行っている。一方で、ノイズキャンセラ13は、ガードバンドにおけるピーク周波数の周波数方向の位置に応じて、BPF13bの帯域を周波数方向に移動させてもよい。このように、ノイズキャンセラ13は、ピーク周波数に応じてBPF13bの帯域幅等を柔軟に調整することができる。 In the example of FIG. 4, the noise canceller 13 performs an adjustment to narrow band R1 to band R2. On the other hand, the noise canceller 13 may also move the band of the BPF 13b in the frequency direction depending on the position in the frequency direction of the peak frequency in the guard band. In this way, the noise canceller 13 can flexibly adjust the bandwidth, etc. of the BPF 13b depending on the peak frequency.
例えば、ノイズキャンセラ13は、482.100MHz~482.200MHzである帯域R1´を、482.250MHz~482.350MHzである帯域R2´に移動させてもよい。 For example, the noise canceller 13 may move the band R1', which is between 482.100 MHz and 482.200 MHz, to the band R2', which is between 482.250 MHz and 482.350 MHz.
ノイズキャンセラ13による帯域の調整方法は、上記のものに限られない。ノイズキャンセラ13は、ピーク周波数を含むように、帯域の周波数方向の正負いずれか又は両方への拡大、縮小、移動を行うことができる。 The method of band adjustment by the noise canceller 13 is not limited to the above. The noise canceller 13 can expand, contract, or move the band in either the positive or negative frequency direction, or both, so as to include the peak frequency.
なお、チャンネルが定められた帯域であっても、地域及び時期によっては放送信号が存在しない場合がある。このため、ノイズキャンセラ13は、BPF13bの帯域を調整する際に、放送信号が存在しないチャンネルをガードバンドと同様に扱ってもよい。すなわち、調整後の帯域の一部が、放送信号のチャンネルと重複していてもよい。 Note that even if a channel is in a specified band, there may be cases where a broadcast signal is not present depending on the region and time of year. For this reason, when adjusting the band of BPF 13b, noise canceller 13 may treat channels where no broadcast signal is present as guard bands. In other words, part of the adjusted band may overlap with a broadcast signal channel.
さらに、ノイズキャンセラ13は、ガードバンドにおける複数のピーク周波数のそれぞれに対応した帯域を、BPF13bに追加してもよい。これにより、さらに精度良くインパルスノイズを検出できる。 Furthermore, the noise canceller 13 may add bands corresponding to each of the multiple peak frequencies in the guard band to the BPF 13b. This allows for even more accurate detection of impulse noise.
例えば、ピーク周波数が481.950MHz、482.050MHz、482.150MHz、482.250MHzであった場合、ノイズキャンセラ13は、481.950MHz~482.050MHzである帯域R3と、482.150MHz~482.250MHzである帯域R4を追加してもよい。 For example, if the peak frequencies are 481.950 MHz, 482.050 MHz, 482.150 MHz, and 482.250 MHz, the noise canceller 13 may add band R3, which is 481.950 MHz to 482.050 MHz, and band R4, which is 482.150 MHz to 482.250 MHz.
以降、BPF13bの帯域が調整された後の処理について説明する。時間平均部13cは、BPF13bを通過した部分についての時間平均をとる。時間平均部13cは、時間平均後のデータを時間平均部13d及びコンパレータ13fに対して出力する。 The following describes the processing that occurs after the bandwidth of BPF 13b has been adjusted. The time averaging unit 13c takes the time average of the portion that has passed through BPF 13b. The time averaging unit 13c outputs the time-averaged data to the time averaging unit 13d and the comparator 13f.
時間平均部13dは、時間平均部13cから入力された時間平均後のデータについて、時間平均部13cよりも相対的に長い時間平均をとる。時間平均部13dは、時間平均後のデータを閾値決定部13eに対して出力する。 The time averaging unit 13d takes a relatively longer time average of the time-averaged data input from the time averaging unit 13c than the time averaging unit 13c. The time averaging unit 13d outputs the time-averaged data to the threshold determination unit 13e.
ここで、時間平均後のデータには、インパルスノイズ以外のノイズ(以下、「一般ノイズ」と記載する)をオフセットするオフセット値を含む。なお、時間平均部13c及び時間平均部13dの詳細については、図6を用いて後述する。 Here, the time-averaged data includes an offset value that offsets noise other than impulse noise (hereinafter referred to as "general noise"). Details of the time averaging units 13c and 13d will be described later using Figure 6.
閾値決定部13eは、時間平均部13dから入力された時間平均後のデータに含まれるオフセット値に基づき、閾値b1(図1参照)に対応する閾値を決定する。閾値決定部13eは、決定後の閾値をコンパレータ13fに対して出力する。なお、閾値決定部13eの詳細については、図7を用いて後述する。 The threshold determination unit 13e determines a threshold corresponding to threshold b1 (see Figure 1) based on the offset value included in the time-averaged data input from the time averaging unit 13d. The threshold determination unit 13e outputs the determined threshold to the comparator 13f. Details of the threshold determination unit 13e will be described later using Figure 7.
コンパレータ13fは、時間平均部13cから入力された時間平均後のデータ、及び、閾値決定部13eから入力された閾値に基づき、閾値を超える信号レベルを示す区間(図1の区間w1参照)を混入候補区間として推定位置拡張部13gに対して出力する。 Based on the time-averaged data input from the time averaging unit 13c and the threshold value input from the threshold determination unit 13e, the comparator 13f outputs the section showing a signal level exceeding the threshold value (see section w1 in Figure 1) as a potential contamination section to the estimated position expansion unit 13g.
推定位置拡張部13gは、コンパレータ13fから入力された混入候補区間を拡張したうえで、拡張区間(図1の拡張区間w1+参照)を含む「第1の推定結果P1」(図1参照)を、AND回路13lに対して出力する。なお、推定位置拡張部13gの詳細については、図8を用いて後述する。 The estimated position expansion unit 13g expands the potential contamination section input from the comparator 13f and outputs the "first estimation result P1" (see Figure 1) including the expanded section (see expanded section w1+ in Figure 1) to the AND circuit 13l. Details of the estimated position expansion unit 13g will be described later using Figure 8.
時間平均部13hは、データ遅延部13aから入力された遅延データについての時間平均をとる。時間平均部13hは、時間平均後のデータをコンパレータ13kに対して出力する。 The time averaging unit 13h takes the time average of the delayed data input from the data delay unit 13a. The time averaging unit 13h outputs the time-averaged data to the comparator 13k.
時間平均部13iは、データ遅延部13aから入力された遅延データについて、時間平均部13hよりも相対的に長い時間平均をとる。時間平均部13iは、時間平均後のデータを閾値決定部13jに対して出力する。 The time averaging unit 13i takes a relatively longer time average of the delayed data input from the data delay unit 13a than the time averaging unit 13h. The time averaging unit 13i outputs the time-averaged data to the threshold determination unit 13j.
なお、時間平均後のデータには、既に述べた時間平均部13dの場合と同様に、一般ノイズをオフセットするオフセット値を含む。また、時間平均部13h及び時間平均部13iの詳細については、図6を用いて後述する。 Note that the time-averaged data includes an offset value that offsets general noise, as in the case of the time averaging unit 13d already described. Details of the time averaging units 13h and 13i will be described later using Figure 6.
閾値決定部13jは、時間平均部13iから入力された時間平均後のデータに含まれるオフセット値に基づき、閾値b2(図1参照)に対応する閾値を決定する。閾値決定部13jは、決定後の閾値をコンパレータ13kに対して出力する。なお、閾値決定部13jの詳細については、図7を用いて後述する。 The threshold determination unit 13j determines a threshold corresponding to threshold b2 (see Figure 1) based on the offset value included in the time-averaged data input from the time averaging unit 13i. The threshold determination unit 13j outputs the determined threshold to the comparator 13k. Details of the threshold determination unit 13j will be described later using Figure 7.
コンパレータ13kは、時間平均部13hから入力された時間平均後のデータ、及び、閾値決定部13jから入力された閾値に基づき、閾値を超える信号レベルを示す位置を含む「第2の推定結果P2」(図1参照)を、AND回路13lに対して出力する。閾値を超える信号レベルを示す位置は、例えば図1の位置t1及びt2である。 Comparator 13k outputs to AND circuit 13l a "second estimation result P2" (see Figure 1) including positions indicating signal levels exceeding the threshold based on the time-averaged data input from time averaging unit 13h and the threshold input from threshold determination unit 13j. Positions indicating signal levels exceeding the threshold are, for example, positions t1 and t2 in Figure 1.
AND回路13lは、推定位置拡張部13gから入力された「第1の推定結果P1」と、コンパレータ13kから入力された「第2の推定結果P2」との論理積をとる論理回路で、論理積演算の結果、真となるノイズ位置をノイズ除去部13mに対して出力する。 The AND circuit 13l is a logic circuit that takes the logical product of the "first estimation result P1" input from the estimated position expansion unit 13g and the "second estimation result P2" input from the comparator 13k, and outputs the noise position that is true as a result of the logical product calculation to the noise removal unit 13m.
ノイズ除去部13mは、データ遅延部13aから入力された遅延データ、及び、AND回路13lから入力されたノイズ位置に基づいてインパルスノイズを除去する。なお、具体的な除去手法については、図9を用いて後述する。 The noise removal unit 13m removes impulse noise based on the delayed data input from the data delay unit 13a and the noise position input from the AND circuit 13l. Specific removal techniques will be described later using Figure 9.
ここで、時間平均部13c、13d、13h及び13iにおける時間平均処理について図6を用いて説明する。図6は、時間平均部13c、13d、13h及び13iにおける時間平均処理を説明する図である。 Here, the time averaging processing in the time averaging units 13c, 13d, 13h, and 13i will be explained using Figure 6. Figure 6 is a diagram explaining the time averaging processing in the time averaging units 13c, 13d, 13h, and 13i.
なお、図6の(A)には、時間平均部13c、13d、13h及び13iの構成例を、図6の(B)には、第1の推定部2における時間平均部13c及び13dの動作例を、それぞれ示している。また、第2の推定部3における時間平均部13h及び13iの動作例については、図6の(B)に示す時間平均部13c及び13dの動作例とそれぞれ重複するため、ここでの説明を省略する。 Note that Figure 6(A) shows an example configuration of the time averaging units 13c, 13d, 13h, and 13i, and Figure 6(B) shows an example operation of the time averaging units 13c and 13d in the first estimation unit 2. Furthermore, the operation examples of the time averaging units 13h and 13i in the second estimation unit 3 overlap with the operation examples of the time averaging units 13c and 13d shown in Figure 6(B), and therefore will not be described here.
図6の(A)に示したように、時間平均部13c、13d、13h及び13iには、一般的なIIR(Infinite impulse response)フィルタを用いることができる。 As shown in Figure 6(A), a general IIR (Infinite Impulse Response) filter can be used for the time averaging units 13c, 13d, 13h, and 13i.
この場合、時間平均部13c、13d、13h及び13iは、乗算器131、加算器132、遅延素子133及び乗算器134で構成される。ここで、乗算器131は、前段からの入力に対して時間平均に関する係数「K(0<K<1)」を乗じて加算器132へ出力する。遅延素子133は、加算器132の出力を「Z-1」(いわゆる、Z変換の伝達関数)遅延させた後、乗算器134へ出力する。 In this case, the time averaging units 13c, 13d, 13h, and 13i are composed of a multiplier 131, an adder 132, a delay element 133, and a multiplier 134. Here, the multiplier 131 multiplies the input from the previous stage by a coefficient "K (0<K<1)" related to the time averaging, and outputs the result to the adder 132. The delay element 133 delays the output of the adder 132 by "Z -1 " (the so-called transfer function of the Z transform), and then outputs the result to the multiplier 134.
乗算器134は、遅延素子133からの入力に対して係数「1-K」を乗じて加算器132へ出力する。そして、加算器132は、乗算器131の出力と乗算器134の出力とを加算して後段へ出力する。 Multiplier 134 multiplies the input from delay element 133 by coefficient "1-K" and outputs the result to adder 132. Adder 132 then adds the output of multiplier 131 and the output of multiplier 134 and outputs the result to the subsequent stage.
ここで、第1の推定部2を例に挙げて、時間平均部13c及び13dの動作例について説明する。図6の(B)に示したように、時間平均部13cは、BPF13bが出力する起伏の激しい波形(矩形5に囲まれた部分参照)を、時間平均をとることによって平滑化する(矩形6に囲まれた部分参照)。 Here, we will explain an example of the operation of the time averaging units 13c and 13d, using the first estimation unit 2 as an example. As shown in Figure 6(B), the time averaging unit 13c smoothes the waveform output by the BPF 13b, which has sharp fluctuations (see the area surrounded by rectangle 5), by taking a time average (see the area surrounded by rectangle 6).
すなわち、波形が示す出力値を緩やかに変化させることによって、インパルスノイズの誤検出を防止することができる。また、時間平均部13dは、時間平均部13cよりも相対的に長い時間平均をとることによって波形のさらなる平滑化を行う。 In other words, by gradually changing the output value indicated by the waveform, it is possible to prevent erroneous detection of impulse noise. Furthermore, the time averaging unit 13d further smooths the waveform by taking a relatively longer time average than the time averaging unit 13c.
これにより、時間平均部13dは、一般ノイズ成分をオフセットするオフセット値を得ることができる(矩形7に囲まれた部分参照)。すなわち、インパルスノイズ以外の一般ノイズ成分に基づく誤検出を防止することができる。 This allows the time averaging unit 13d to obtain an offset value that offsets the general noise component (see the area surrounded by rectangle 7). In other words, it is possible to prevent erroneous detection based on general noise components other than impulse noise.
つづいて、閾値決定部13e及び13jにおける閾値決定処理について図7を用いて説明する。図7は、閾値決定部13e及び13jにおける閾値決定処理を説明する図である。 Next, the threshold determination process in the threshold determination units 13e and 13j will be explained using Figure 7. Figure 7 is a diagram explaining the threshold determination process in the threshold determination units 13e and 13j.
図7に示すように、閾値決定部13e及び13jは、乗算器145及び加算器146で構成される。ここで、乗算器145は、前段(時間平均部13dあるいは13i)からの入力(時間平均された値)に係数を乗じて加算器146へ出力する。 As shown in Figure 7, the threshold determination units 13e and 13j are composed of a multiplier 145 and an adder 146. Here, the multiplier 145 multiplies the input (time-averaged value) from the previous stage (time averaging unit 13d or 13i) by a coefficient and outputs the result to the adder 146.
加算器146は、あらかじめユーザにより設定された固定閾値と乗算器145の出力とを加算して後段(コンパレータ13fあるいは13k)へ出力する。なお、固定閾値は、ハードディスクドライブや不揮発性メモリ等の記憶デバイスに格納することとしてもよい。 Adder 146 adds the output of multiplier 145 to a fixed threshold set in advance by the user and outputs the result to the subsequent stage (comparator 13f or 13k). The fixed threshold may also be stored in a storage device such as a hard disk drive or non-volatile memory.
これにより、閾値決定部13e及び13jは、時間平均部13dあるいは13iによる時間平均処理に基づいて閾値を決定することができる。すなわち、受信状況等に応じてインパルスノイズの判定基準を可変とする適応制御を行うことができる。 This allows the threshold determination units 13e and 13j to determine the threshold based on the time averaging processing performed by the time averaging units 13d and 13i. In other words, adaptive control can be performed to change the criteria for determining impulse noise depending on the reception conditions, etc.
なお、これまで、図6を用いて時間平均部13c、13d、13h及び13iについて、図7を用いて閾値決定部13e及び13jについて、それぞれ説明してきたが、いずれの処理部もシンプルで小規模な演算回路によって構成することができる。したがって、受信装置10を、低コストで、かつ、処理速度に優れた小型の構成部品で構成することが可能となる。 Up until now, we have explained the time averaging units 13c, 13d, 13h, and 13i using Figure 6, and the threshold determination units 13e and 13j using Figure 7, but each of these processing units can be configured using simple, small-scale arithmetic circuits. Therefore, it is possible to configure the receiving device 10 using small components that are low-cost and have excellent processing speeds.
次に、推定位置拡張部13gにおける推定位置拡張処理について図8を用いて説明する。図8は、推定位置拡張部13gにおける推定位置拡張処理を説明する図である。なお、図8の(1)では、時間平均をとることで平滑化された検出結果(BPF13bによって抽出された部分)に対応する波形を正弦波で示しており、微細な波形の起伏を省略している。 Next, the estimated position expansion process in the estimated position expansion unit 13g will be described using Figure 8. Figure 8 is a diagram illustrating the estimated position expansion process in the estimated position expansion unit 13g. Note that in Figure 8 (1), the waveform corresponding to the detection result (the portion extracted by BPF 13b) smoothed by taking the time average is shown as a sine wave, and fine waveform fluctuations are omitted.
ここで、図8の(1)に示すように、推定位置拡張部13gは、検出結果において閾値b1を超える信号レベルを示す区間w1を、混入候補区間としてコンパレータ13fから入力されたものとする。 Here, as shown in (1) of Figure 8, the estimated position expansion unit 13g considers the section w1 in the detection result showing a signal level exceeding the threshold b1 as input from the comparator 13f as a potential contamination section.
この場合、図8の(2)に示すように、推定位置拡張部13gは、区間w1を時間軸の正方向へ拡張して拡張区間w1+とする。これは、区間w1が狭すぎることによるインパルスノイズの検出漏れを防止する目的で行われる。 In this case, as shown in Figure 8 (2), the estimated position extension unit 13g extends the section w1 in the positive direction of the time axis to create an extended section w1+. This is done to prevent impulse noise from being missed due to the section w1 being too narrow.
なお、図8の(2)に示すように、拡張する量については、確実に検出漏れを防ぐことができるように、区間w1の数倍であることが好ましい。また、拡張する量の上限値は、次のインパルスノイズの検出期間までの間で設定可能である。 As shown in Figure 8 (2), the amount of expansion is preferably several times the length of the interval w1 to ensure that detection misses are prevented. The upper limit of the amount of expansion can be set up until the next impulse noise detection period.
そして、図8の(2)に示すように、推定位置拡張部13gは、拡張区間w1+を含む「第1の推定結果P1」(図1参照)を、AND回路13lに対して出力する。なお、ここでは、「第1の推定結果P1」を拡張区間w1+を含むパルス波として図示しているが、推定位置拡張部13gの出力形式を限定するものではない。 Then, as shown in (2) of Figure 8, the estimated position extension unit 13g outputs the "first estimated result P1" (see Figure 1) including the extension section w1+ to the AND circuit 13l. Note that, although the "first estimated result P1" is illustrated here as a pulse wave including the extension section w1+, this does not limit the output format of the estimated position extension unit 13g.
次に、ノイズ除去部13mにおけるノイズ除去処理について図9を用いて説明する。図9は、ノイズ除去部13mにおけるノイズ除去処理を説明する図である。なお、図9の(A)には、ノイズ除去手法のその1について、図9の(B)には、ノイズ除去手法のその2について、図9の(C)には、ノイズ除去手法のその3について、それぞれ示している。 Next, the noise removal process in the noise removal unit 13m will be described using Figure 9. Figure 9 is a diagram explaining the noise removal process in the noise removal unit 13m. Note that Figure 9 (A) shows noise removal method 1, Figure 9 (B) shows noise removal method 2, and Figure 9 (C) shows noise removal method 3.
ここで、図9に示すように、ノイズ除去部13mには、ノイズ検出部4に含まれるAND回路13lから、検出されたインパルスノイズのノイズ位置t1が入力されたものとする。また、図9の(C)における閉曲線に囲まれた部分は、ノイズ位置t1の近傍の拡大図である。 As shown in Figure 9, the noise removal unit 13m receives the noise position t1 of the detected impulse noise from the AND circuit 13l included in the noise detection unit 4. The area enclosed by the closed curve in Figure 9 (C) is an enlarged view of the vicinity of the noise position t1.
図9の(A)に示すように、ノイズ除去部13mは、ノイズ位置t1の出力値を「0」へ置換することによって、インパルスノイズを除去する構成でも実現できる。 As shown in Figure 9 (A), the noise removal unit 13m can also be configured to remove impulse noise by replacing the output value at noise position t1 with "0".
また、図9の(B)に示すように、ノイズ除去部13mは、ノイズ位置t1における出力値をそのタイミングにおける時間平均値へ置換することによって、インパルスノイズ成分を減衰する構成でも実現できる。 Also, as shown in Figure 9 (B), the noise removal unit 13m can be configured to attenuate impulse noise components by replacing the output value at noise position t1 with the time average value at that timing.
また、図9の(C)に示すように、ノイズ除去部13mは、ハードディスクドライブや不揮発性メモリ等の記憶デバイスである記憶部18に一般的なインパルスノイズの波形(以下、「ノイズレプリカ18a」と記載する)をあらかじめ記憶しておく。 Furthermore, as shown in Figure 9 (C), the noise removal unit 13m pre-stores a waveform of a typical impulse noise (hereinafter referred to as "noise replica 18a") in the storage unit 18, which is a storage device such as a hard disk drive or non-volatile memory.
図9の(C)に示すように、ノイズ除去部13mは、ノイズ位置t1における波形に対してノイズレプリカ18aを重ねたうえで、かかるノイズレプリカ18a分を減算することによって、インパルスノイズ成分を減衰する構成でも実現できる。 As shown in Figure 9 (C), the noise removal unit 13m can also be configured to attenuate the impulse noise component by superimposing a noise replica 18a on the waveform at noise position t1 and then subtracting the noise replica 18a.
ノイズキャンセラ13において実行される処理の処理手順について図10を用いて説明する。図10は、ノイズキャンセラ13が実行する処理手順を示すフローチャートである。 The processing procedure executed by the noise canceller 13 will be explained using Figure 10. Figure 10 is a flowchart showing the processing procedure executed by the noise canceller 13.
例えば、受信装置10のノイズキャンセラ13は、演算処理装置(復調信号の高速演算処理が可能なマイクロコンピュータ(DSP)等)により構成され、その演算処理によってノイズ除去を行うものとする。ノイズキャンセラ13の演算処理装置は、制御部と言い換えられてもよい。 For example, the noise canceller 13 of the receiving device 10 is configured with a processing unit (such as a microcomputer (DSP) capable of high-speed calculation processing of demodulated signals), and noise is removed through this calculation processing. The processing unit of the noise canceller 13 may also be referred to as a control unit.
まず、図10に示すように、ノイズキャンセラ13は、同期部12からデータ(IF信号)を取得する(ステップS101)。 First, as shown in FIG. 10, the noise canceller 13 acquires data (IF signal) from the synchronization unit 12 (step S101).
次に、ノイズキャンセラ13は、ピーク周波数に基づきバンドパスフィルタを調整し、調整済みのバンドパスフィルタによりガードバンド帯域の一部を抽出する(ステップS102)。 Next, the noise canceller 13 adjusts the bandpass filter based on the peak frequency and extracts a portion of the guard band using the adjusted bandpass filter (step S102).
そして、抽出結果の時間平均に基づいて閾値を決定する(ステップS103)。なお、ここにいう閾値は、上述した閾値b1(図1参照)に対応する。 Then, a threshold is determined based on the time average of the extraction results (step S103). Note that this threshold corresponds to the threshold b1 described above (see Figure 1).
そして、ノイズキャンセラ13は、決定した閾値を超える信号レベルを示す時間軸上の区間があるか否かを判定する(ステップS104)。ここで、そのような区間があると判定された場合(ステップS104,Yes)、ノイズキャンセラ13は、該当する区間を拡張したうえで(ステップS105)、拡張区間をノイズの混入候補区間(以下、「ノイズ区間」と記載する)と推定する(ステップS106)。 Then, the noise canceller 13 determines whether there is a section on the time axis that shows a signal level that exceeds the determined threshold (step S104). If it is determined that such a section exists (step S104, Yes), the noise canceller 13 expands the corresponding section (step S105) and estimates the expanded section as a candidate section for noise contamination (hereinafter referred to as a "noise section") (step S106).
つづいて、ノイズキャンセラ13は、実データを遅延させた遅延データを入力したうえで(ステップS107)、遅延データの時間平均に基づいて閾値を決定する(ステップS108)。なお、ここにいう閾値は、上述した閾値b2(図1参照)に対応する。 Next, the noise canceller 13 inputs delayed data obtained by delaying the actual data (step S107) and determines a threshold value based on the time average of the delayed data (step S108). Note that this threshold value corresponds to the threshold value b2 described above (see Figure 1).
そして、ノイズキャンセラ13は、決定した閾値を超える信号レベルを示す時間軸上の位置があるか否かを判定する(ステップS109)。ここで、そのような位置があると判定された場合(ステップS109,Yes)、ノイズキャンセラ13は、該当位置が実データに基づくノイズ区間に含まれるか否かを判定する(ステップS110)。 Then, the noise canceller 13 determines whether there is a position on the time axis that indicates a signal level that exceeds the determined threshold (step S109). If it is determined that such a position exists (step S109, Yes), the noise canceller 13 determines whether the corresponding position is included in a noise interval based on the actual data (step S110).
ここで、該当位置がノイズ区間に含まれると判定された場合(ステップS110,Yes)、ノイズキャンセラ13は、該当位置のインパルスノイズを除去したうえで(ステップS111)、ステップS101からの処理を繰り返す。 If it is determined that the corresponding position is included in the noise section (step S110, Yes), the noise canceller 13 removes the impulse noise at the corresponding position (step S111) and then repeats the processing from step S101.
なお、ステップS104の判定条件を満たさなかった場合(ステップS104,No)、ステップS109の判定条件を満たさなかった場合(ステップS109,No)又はステップS110の判定条件を満たさなかった場合(ステップS110,No)、ノイズキャンセラ13は、インパルスノイズを除去することなく、ステップS101からの処理を繰り返す。 If the judgment conditions of step S104 are not met (step S104, No), if the judgment conditions of step S109 are not met (step S109, No), or if the judgment conditions of step S110 are not met (step S110, No), the noise canceller 13 repeats the processing from step S101 without removing the impulse noise.
上述してきたように、第1の実施形態の受信装置10は、放送波からインパルスノイズを除去するための処理を行う制御部であるノイズキャンセラ13を有する。ノイズキャンセラ13は、放送波のガードバンドから、ピーク周波数を含む、一部の周波数成分を抽出するようにBPF13bの帯域を調整する。ノイズキャンセラ13は、BPF13bによって抽出された周波数成分のレベルが第1の閾値を超えた時間領域の位置である第1のノイズ位置と、放送波のレベルが第2の閾値を超えた時間領域の位置である第2のノイズ位置と、を検出する。ノイズキャンセラ13は、第1のノイズ位置と第2のノイズ位置が重複する位置における、放送波に対して、ノイズを除去する処理を行う。 As described above, the receiving device 10 of the first embodiment has a noise canceller 13, which is a control unit that performs processing to remove impulse noise from broadcast waves. The noise canceller 13 adjusts the bandwidth of the BPF 13b so as to extract some frequency components, including peak frequencies, from the guard band of the broadcast waves. The noise canceller 13 detects a first noise position, which is a position in the time domain where the level of the frequency components extracted by the BPF 13b exceeds a first threshold, and a second noise position, which is a position in the time domain where the level of the broadcast waves exceeds a second threshold. The noise canceller 13 performs processing to remove noise from the broadcast waves at positions where the first noise position and second noise position overlap.
このように、インパルスノイズに起因すると考えられるピーク周波数に基づきBPF13bの帯域を調整することで、抽出される部分にインパルスノイズの成分が相対的に増えることになる。このため、実施形態によれば、精度良くインパルスノイズを除去することができる。 In this way, by adjusting the bandwidth of BPF 13b based on the peak frequency thought to be caused by impulse noise, the impulse noise components are relatively increased in the extracted portion. Therefore, according to this embodiment, impulse noise can be removed with high accuracy.
なお、第1の実施形態では、第2の推定部3が、主にノイズの混入候補「位置」をピンポイントで推定する場合について説明してきたが、「位置」は「区間」に含まれる。したがって、第2の推定部3も、第1の推定部2と同様に、インパルスノイズの混入候補「区間」を推定すると換言してもよい。 In the first embodiment, the second estimation unit 3 has been described as mainly pinpointing the "position" of a potential noise intrusion, but the "position" is included in the "section." Therefore, in other words, the second estimation unit 3, like the first estimation unit 2, estimates the "section" of a potential impulse noise intrusion.
また、第1の実施形態では、並列に実行した第1の推定部2及び第2の推定部3の推定結果の論理積をとることでインパルスノイズを検出する場合について説明してきたが、このような手法に限定されるものではない。 Furthermore, in the first embodiment, we have described a case where impulse noise is detected by taking the logical product of the estimation results of the first estimation unit 2 and the second estimation unit 3 executed in parallel, but the present invention is not limited to this method.
例えば、先行して第1の推定部2の推定結果を得たうえで、推定結果に含まれるインパルスノイズの混入候補区間についてのみ、第2の推定部3による推定処理を行うこととしてもよい。その場合、混入候補区間以外の区間については閾値判定等を行う必要がないため、受信装置にかかる処理負荷を低減することができる。 For example, the estimation results of the first estimation unit 2 may be obtained first, and then the second estimation unit 3 may perform estimation processing only on the candidate impulse noise sections included in the estimation results. In this case, threshold determinations, etc., do not need to be performed on sections other than the candidate impulse noise sections, thereby reducing the processing load on the receiving device.
以上のように、第1の実施形態の受信装置及びインパルスノイズ除去方法は、精度良くインパルスノイズを除去したい場合に有用であり、特に、走行中等に受信環境が絶えず変化することでインパルスノイズが生じやすい車載用受信装置への適用に適している。 As described above, the receiving device and impulse noise removal method of the first embodiment are useful when you want to remove impulse noise with high accuracy, and are particularly suitable for application to in-vehicle receiving devices, where impulse noise is likely to occur due to constantly changing reception environments, such as while driving.
10 受信装置
11 RF/IF部
12 同期部
13 ノイズキャンセラ
13a データ遅延部
13b BPF
13c、13d 時間平均部
13e 閾値決定部
13f コンパレータ
13g 推定位置拡張部
13h、13i 時間平均部
13j 閾値決定部
13k コンパレータ
13l AND回路
131、134、135 乗算器
132、136 加算器
133 遅延素子
14 FFT部
15 等化部
16 誤り訂正部
17 デコーダ
18 記憶部
18a ノイズレプリカ
10 Receiver 11 RF/IF section 12 Synchronizer 13 Noise canceller 13a Data delay section 13b BPF
13c, 13d Time averaging unit 13e Threshold value determining unit 13f Comparator 13g Estimated position extending unit 13h, 13i Time averaging unit 13j Threshold value determining unit 13k Comparator 13l AND circuit 131, 134, 135 Multipliers 132, 136 Adder 133 Delay element 14 FFT unit 15 Equalization unit 16 Error correction unit 17 Decoder 18 Storage unit 18a Noise replica
Claims (6)
前記制御部は、
前記放送波のガードバンドに含まれるピーク周波数を取得し、
前記ガードバンドから、前記ピーク周波数を含む、一部の周波数成分を抽出するようにバンドパスフィルタの帯域を調整し、
前記バンドパスフィルタによって抽出された周波数成分のレベルが第1の閾値を超えた時間領域の位置である第1のノイズ位置と、前記放送波のレベルが第2の閾値を超えた時間領域の位置である第2のノイズ位置と、を検出し、
前記第1のノイズ位置と前記第2のノイズ位置が重複する位置における、前記放送波に対して、ノイズを除去する処理を行う
受信装置。 a control unit that performs processing to remove impulse noise from broadcast waves;
The control unit
Acquire a peak frequency included in a guard band of the broadcast wave,
adjusting a bandpass filter so as to extract a portion of frequency components including the peak frequency from the guard band;
Detecting a first noise position, which is a position in a time domain where the level of the frequency component extracted by the band-pass filter exceeds a first threshold, and a second noise position, which is a position in a time domain where the level of the broadcast wave exceeds a second threshold;
a receiving device that performs a process of removing noise from the broadcast wave at a position where the first noise position and the second noise position overlap.
前記ガードバンドにおけるあらかじめ定められた数のピーク周波数を含むように、前記バンドパスフィルタの帯域を調整する
請求項1に記載の受信装置。 The control unit
The receiving device according to claim 1 , wherein the bandpass filter is adjusted so as to include a predetermined number of peak frequencies in the guard band.
前記ガードバンドにおけるピーク周波数の周波数方向の位置に応じて、前記バンドパスフィルタの帯域を周波数方向に移動させる
請求項1に記載の受信装置。 The control unit
The receiving device according to claim 1 , wherein the band of the band-pass filter is shifted in the frequency direction in accordance with the position of a peak frequency in the guard band in the frequency direction.
前記ガードバンドにおける複数のピーク周波数のそれぞれに対応した帯域を、前記バンドパスフィルタに追加する
請求項1に記載の受信装置。 The control unit
The receiving device according to claim 1 , wherein bands corresponding to a plurality of peak frequencies in the guard band are added to the band-pass filter.
前記ノイズを除去する処理によってノイズが除去された放送信号に対して、さらにピーク周波数を取得し、得られたピーク周波数を基に、前記バンドパスフィルタの帯域を調整する
請求項1に記載の受信装置。 The control unit
The receiving device according to claim 1 , further acquiring a peak frequency from the broadcast signal from which noise has been removed by the noise removal process, and adjusting the band of the band-pass filter based on the acquired peak frequency.
前記放送波のガードバンドに含まれるピーク周波数を取得し、
前記ガードバンドから、前記ピーク周波数を含む、一部の周波数成分を抽出するようにバンドパスフィルタの帯域を調整し、
前記バンドパスフィルタによって抽出された周波数成分のレベルが第1の閾値を超えた時間領域の位置である第1のノイズ位置と、前記放送波のレベルが第2の閾値を超えた時間領域の位置である第2のノイズ位置と、を検出し、
前記第1のノイズ位置と前記第2のノイズ位置との論理積である位置における、前記放送波に対して、のノイズを除去する処理を行う
インパルスノイズ除去方法。 An impulse noise removal method executed by a control unit that performs processing to remove impulse noise from a broadcast wave,
Acquire a peak frequency included in a guard band of the broadcast wave,
adjusting a bandpass filter so as to extract a portion of frequency components including the peak frequency from the guard band;
Detecting a first noise position, which is a position in a time domain where the level of the frequency component extracted by the band-pass filter exceeds a first threshold, and a second noise position, which is a position in a time domain where the level of the broadcast wave exceeds a second threshold;
An impulse noise removal method for removing noise from the broadcast wave at a position that is a logical product of the first noise position and the second noise position.
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