特許 5724622 通信機、通信機の制御方法及びコンピュータプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5724622

(24)【登録日】2015年4月10日

(45)【発行日】2015年5月27日

(54)【発明の名称】通信機、通信機の制御方法及びコンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   H04B 1/10 20060101AFI20150507BHJP

【ＦＩ】

   H04B1/10 B

【請求項の数】7

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2011-113303(P2011-113303)

(22)【出願日】2011年5月20日

(65)【公開番号】特開2012-244461(P2012-244461A)

(43)【公開日】2012年12月10日

【審査請求日】2014年3月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000100746

【氏名又は名称】アイコム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(72)【発明者】

【氏名】中宮 裕希

【審査官】 石田 昌敏

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−３２４６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１３６２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２６０５２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ １／１０− １／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

音声信号を含む中間周波の受信信号を低周波の受信信号に変換する信号変換手段と、
前記信号変換手段によって変換された受信信号を検波して音声信号を再生する信号検波手段と、
前記信号検波手段によって再生された音声信号を出力する信号出力手段と、
前記信号変換手段によって変換された受信信号に対して２乗演算を施して当該受信信号の振幅要素の情報及びノイズ成分の情報を含む情報信号を生成する情報生成手段と、
前記情報生成手段によって生成された情報信号に含まれる振幅要素の情報とノイズ成分の情報とを比較して前記信号出力手段に対して音声信号の出力の許可又は停止を制御する出力制御手段と、を備えることを特徴とする通信機。

【請求項2】

前記信号変換手段は、音声信号を含む中間周波の受信信号を互いに直交する音声信号を含む低周波の同相成分および直交成分の受信信号に変換し、
前記情報生成手段は、前記信号変換手段によって変換された同相成分に対して２乗演算を施して第１の情報信号を生成する第１の乗算手段と、前記信号変換手段によって変換された直交成分に対して２乗演算を施して第２の情報信号を生成する第２の乗算手段と、前記第１及び第２の乗算手段によって生成された第１及び第２の情報信号を合成して合成情報信号を生成する信号合成手段と、前記信号合成手段によって合成された合成情報信号のノイズ成分を抽出するノイズ抽出手段と、を有し、
前記出力制御手段は、前記ノイズ抽出手段によって抽出されたノイズ成分に基づいて前記信号出力手段に対して音声信号の出力の許可又は停止を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信機。

【請求項3】

前記情報生成手段は、前記信号合成手段によって合成された合成情報信号の振幅要素を抽出する振幅抽出手段と、前記ノイズ抽出手段によって抽出されたノイズ成分を前記振幅抽出手段によって抽出された振幅要素によって正規化する正規化手段と、をさらに有し、
前記出力制御手段は、前記正規化手段によって正規化されたノイズ成分に基づいて前記信号出力手段に対して音声信号の出力の許可又は停止を制御する、
ことを特徴とする請求項２に記載の通信機。

【請求項4】

音声信号を含む中間周波の受信信号を低周波の受信信号に変換する信号変換ステップと、
前記信号変換ステップによって変換された受信信号を検波して音声信号を再生する信号検波ステップと、
前記信号検波ステップによって再生された音声信号を出力する信号出力ステップと、
前記信号変換ステップによって変換された受信信号に対して２乗演算を施して当該受信信号の振幅要素の情報及びノイズ成分の情報を含む情報信号を生成する情報生成ステップと、
前記情報生成ステップによって生成された情報信号に含まれる振幅要素の情報とノイズ成分の情報とを比較して前記信号出力ステップに対して音声信号の出力の許可又は停止を制御する出力制御ステップと、を含む、
ことを特徴とする通信機の制御方法。

【請求項5】

前記信号変換ステップによって、音声信号を含む中間周波の受信信号が互いに直交する音声信号を含む低周波の同相成分および直交成分の受信信号に変換され、
前記情報生成ステップは、前記信号変換ステップによって変換された同相成分に対して２乗演算を施して第１の情報信号を生成する第１の乗算ステップと、前記信号変換ステップによって変換された直交成分に対して２乗演算を施して第２の情報信号を生成する第２の乗算ステップと、前記第１及び第２の乗算ステップによって生成された第１及び第２の情報信号を合成して合成情報信号を生成する信号合成ステップと、前記信号合成ステップによって合成された合成情報信号のノイズ成分を抽出するノイズ抽出ステップと、を有し、
前記出力制御ステップは、前記ノイズ抽出ステップによって抽出されたノイズ成分に基づいて前記信号出力ステップに対して音声信号の出力の許可又は停止を制御する、
ことを特徴とする請求項４に記載の通信機の制御方法。

【請求項6】

前記情報生成ステップは、前記信号合成ステップによって合成された合成情報信号の振幅要素を抽出する振幅抽出ステップと、前記ノイズ抽出ステップによって抽出されたノイズ成分を前記振幅抽出ステップによって抽出された振幅要素によって正規化する正規化ステップと、をさらに有し、
前記出力制御ステップは、前記正規化ステップによって正規化されたノイズ成分に基づいて前記信号出力ステップに対して音声信号の出力の許可又は停止を制御する、
ことを特徴とする請求項５に記載の通信機の制御方法。

【請求項7】

受信信号を処理する機能を有するコンピュータを、
音声信号を含む中間周波の受信信号を低周波の受信信号に変換する信号変換手段、
前記信号変換手段によって変換された受信信号を検波して音声信号を再生する信号検波手段、
前記信号検波手段によって再生された音声信号を出力する信号出力手段、
前記信号変換手段によって変換された受信信号に対して２乗演算を施して当該受信信号の振幅要素の情報及びノイズ成分の情報を含む情報信号を生成する情報生成手段、ならびに
前記情報生成手段によって生成された情報信号に含まれる振幅要素の情報とノイズ成分の情報とを比較して前記信号出力手段に対して音声信号の出力の許可又は停止を制御する出力制御手段、として機能させる、
ことを特徴とするコンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通信機、通信機の制御方法及びコンピュータプログラムに関し、特に、受信する電波の信号強度及びノイズ成分の強度を検出する機能を有する通信機、通信機の制御方法及びコンピュータプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

受信する電波の信号強度に対するノイズ成分の強度を検出するために、ノイズ検出機能を有するＦＭ検波部を備えた通信機が一般的に知られている。

【0003】

図６は、関連技術におけるＦＭ無線機の一般的なＦＭ検波部１００のブロック図である。図６において、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）１０１は、中間周波数の受信信号（ＩＦ入力）に含まれている高域及び低域の不要成分を減衰する。局部発振器１０２は、所定の周波数の局部発振信号を生成する。位相器１０３は、局部発振器１０２で生成された局部発振信号の位相を９０度遅らせた位相シフトの局部発振信号を生成する。

【0004】

ミキサ回路１０４は、ＢＰＦ１０１から入力される受信信号と局部発振器１０２から入力される局部発振信号とを混合して、中間周波数をより低い周波数に変換したＩ信号を生成し、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１０６に入力する。ミキサ回路１０５は、ＢＰＦ１０１から入力される受信信号と位相器１０３から入力される位相シフトの局部発振信号とを混合して、より低い周波数に変換したＱ信号を生成し、ＬＰＦ１０７に入力する。

【0005】

ミキサ回路１０４及び１０５からのＩ信号及びＱ信号には、中間周波数から局部発振周波数を減算した差分周波数と、中間周波数と局部発振周波数とを加算した加算周波数とで構成される。ＬＰＦ１０６及び１０７は、高域の加算周波数を減衰して、低域の差分周波数からなるＩ信号及びＱ信号をそれぞれアークタンジェント検波回路１０８に入力する。

【0006】

アークタンジェント検波回路１０８は、ＬＰＦ１０６及び１０７からそれぞれ入力されるＩ信号及びＱ信号に基づいて受信信号の位相ωｔ＝２πｆｔを算出する。微分回路１０９は、アークタンジェント検波回路１０８から入力される位相ωｔを微分して周波数ω＝２πｆ、すなわち元の音声信号を含む検波信号をＬＰＦ１１０及びＨＰＦ（ハイパスフィルタ）１１１に入力する。この検波信号には、音声信号の他にノイズ成分が含まれている。ＬＰＦ１１０は、微分回路１０９から入力される音声信号に含まれる不要な高域の周波数成分を減衰して音声信号を出力する。

【0007】

ＨＰＦ１１１は、微分回路１０９から入力される音声信号及びノイズ成分のうち低域の音声信号を減衰して、高域のノイズ成分を抽出して、整流回路１１２に入力する。整流回路１１２は、ＨＰＦ１１１から入力される高域のノイズ成分を整流し、直流電圧に変換して出力する。この直流電圧値は、復調された音声信号に含まれるノイズの大きさを示すノイズ量となる。すなわち、図６のＦＭ検波部１００においては、音声信号の周波数帯域よりも更に高い周波数帯域をノイズ成分とみなして、ＨＰＦ１１１によって復調された音声信号から分離している。ノイズ量が大きいときには、スケルチ機能によって音声の出力を停止する。

【0008】

図７は、理想的なＦＭ信号における復調された信号（シンボル）のコンスタレーションを示す図である。コンスタレーションでは、同位相の信号を複素平面上の実数軸（Ｉ軸）に示し、９０度位相ずれの信号を複素平面上の虚数軸（Ｑ軸）に示している。図７に示すように、理想的なＦＭ信号の場合、そのコンスタレーションは単位円、例えば、半径Ａ、位相φ（＝ωｔ）とすると、ｙ＝Ａｅ^ｊωｔの円を描くことになる。この単位円の位相（ωｔ）の微分が周波数（ω＝２πｆ）であり、検波信号となる。

【0009】

しかし、実際には、ＦＭ信号に含まれるノイズによって、コンスタレーションは図７のような単位円を描かず、歪んだ形状になる。図８は、ノイズが多く含まれているＦＭ信号のコンスタレーションを示す図である。図８において、コンスタレーションが零点（原点）から遠い位置でａ点からｂ点へと横切る場合には、単位時間当たりの位相変化量（φｂ−φａ）は小さい。しかし、零点近傍のｃ点からｄ点へと横切る場合には、単位時間当たりの位相変化量（φｄ−φｃ）は大きくなる。このような単位時間当たりの位相変化量の大きいノイズがパルスノイズである。図９は、パルスノイズが発生する時の復調波形を示す図である。コンスタレーションが零点近傍を横切るときに、円で示すパルスノイズが発生する。

【0010】

一般に、音声信号を受信する通信機においては、ノイズ成分が大きいときには、上記したように、スピーカその他の音声出力部からの音声信号の出力を遮断するスケルチ機能が働く。

【0011】

下記の特許文献１及び特許文献２には、スケルチ機能によって音声出力を停止する技術が開示されている。このため、復調信号に含まれるノイズ成分を正確に検出することがスケルチ機能を適切に働かせる上で重要になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開２００２−６４３８８号公報

【特許文献2】特開２０１０−２６３３１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

図６に示した従来の一般的なＦＭ検波部においては、音声信号の周波数帯域よりも更に高い周波数成分をノイズ成分とみなしている。しかしながら、ＦＭ信号の性質上、音声信号の歪み成分も音声信号の周波数帯域に含まれるため、周波数遷移の大きなＦＭ信号を受信した場合など、その歪み成分が大きくなる。また、理論的に無限に拡がる周波数帯域を持つＦＭ信号の変調波形を送信する際には、必要な周波数帯域（例えば、アナログ信号の場合の１２．５ｋＨｚで、全電力の９５％〜９９％）だけを送信しているので、完全に元の信号を復調できない。このため、周波数遷移が大きくなくても、数％の復調されない不足部分が歪み成分として受信信号に含まれることになる。その結果、その歪み成分をノイズ成分として誤検出し、スケルチ動作によって音声信号が遮断されるという問題があった。

【0014】

さらに、パルスノイズは、その瞬間だけ急激に値が変動するので、その値を平均しても平均値はあまり安定しないものになってしまう。従って、ある一定の閾値でスケルチ動作のＯＮ／ＯＦＦを制御した場合には、閾値を上回ったり下回ったりするので、結果としてスケルチ制御が不安定になってしまう。もちろん、閾値にヒステリシスを設け、一度開いた（出力を許可した）ら閾値を下げて、一度閉じた（出力を停止した）ら閾値を上げる方法、又は一度開いたら数１０ｍｓｅｃは閉じない方法等の対策を施すこともできる。しかし、パルスノイズの大きさや発生頻度などを考慮して、色々と調整する必要があり、かなり面倒な制御が必要になる。また、パルスノイズが発生しても安定した平均値を得ようとするのであれば、十分に長い時間の平均値を計算する必要が生じてしまい、このことはスケルチ制御の反応速度に大きく影響する。このように、従来の技術においては、復調信号に含まれるパルスノイズによってスケルチ制御の精度が低下するという問題があった。

【0015】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、復調信号に含まれるノイズ成分を正確に検出し、音声信号の歪み成分をノイズ成分として誤検出することがなく、かつ、復調信号に含まれるパルスノイズによってスケルチ制御の精度が低下するのを防止できる通信機、通信機の制御方法及びコンピュータプログラム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】

【0016】

本発明の第１の観点に係る、通信機は、
音声信号を含む中間周波の受信信号を低周波の受信信号に変換する信号変換手段と、
前記信号変換手段によって変換された受信信号を検波して音声信号を再生する信号検波手段と、
前記信号検波手段によって再生された音声信号を出力する信号出力手段と、
前記信号変換手段によって変換された受信信号に対して２乗演算を施して当該受信信号の振幅要素の情報及びノイズ成分の情報を含む情報信号を生成する情報生成手段と、
前記情報生成手段によって生成された情報信号に含まれる振幅要素の情報とノイズ成分の情報とを比較して前記信号出力手段に対して音声信号の出力の許可又は停止を制御する出力制御手段と、を備えることを特徴とする。

【0017】

好ましくは、前記信号変換手段は、音声信号を含む中間周波の受信信号を互いに直交する音声信号を含む低周波の同相成分および直交成分の受信信号に変換し、
前記情報生成手段は、前記信号変換手段によって変換された同相成分に対して２乗演算を施して第１の情報信号を生成する第１の乗算手段と、前記信号変換手段によって変換された直交成分に対して２乗演算を施して第２の情報信号を生成する第２の乗算手段と、前記第１及び第２の乗算手段によって生成された第１及び第２の情報信号を合成して合成情報信号を生成する信号合成手段と、前記信号合成手段によって合成された合成情報信号のノイズ成分を抽出するノイズ抽出手段と、を有し、
前記出力制御手段は、前記ノイズ抽出手段によって抽出されたノイズ成分に基づいて前記信号出力手段に対して音声信号の出力の許可又は停止を制御する、
ことを特徴とする。

【0018】

好ましくは、前記情報生成手段は、前記信号合成手段によって合成された合成情報信号の振幅要素を抽出する振幅抽出手段と、前記ノイズ抽出手段によって抽出されたノイズ成分を前記振幅抽出手段によって抽出された振幅要素によって正規化する正規化手段と、をさらに有し、
前記出力制御手段は、前記正規化手段によって正規化されたノイズ成分に基づいて前記信号出力手段に対して音声信号の出力の許可又は停止を制御する、
ことを特徴とする。

【0019】

本発明の第２の観点に係る、通信機の制御方法は、
音声信号を含む中間周波の受信信号を低周波の受信信号に変換する信号変換ステップと、
前記信号変換ステップによって変換された受信信号を検波して音声信号を再生する信号検波ステップと、
前記信号検波ステップによって再生された音声信号を出力する信号出力ステップと、
前記信号変換ステップによって変換された受信信号に対して２乗演算を施して当該受信信号の振幅要素の情報及びノイズ成分の情報を含む情報信号を生成する情報生成ステップと、
前記情報生成ステップによって生成された情報信号に含まれる振幅要素の情報とノイズ成分の情報とを比較して前記信号出力ステップに対して音声信号の出力の許可又は停止を制御する出力制御ステップと、を含む、
ことを特徴とする。

【0020】

好ましくは、前記信号変換ステップによって、音声信号を含む中間周波の受信信号が互いに直交する音声信号を含む低周波の同相成分および直交成分の受信信号に変換され、
前記情報生成ステップは、前記信号変換ステップによって変換された同相成分に対して２乗演算を施して第１の情報信号を生成する第１の乗算ステップと、前記信号変換ステップによって変換された直交成分に対して２乗演算を施して第２の情報信号を生成する第２の乗算ステップと、前記第１及び第２の乗算ステップによって生成された第１及び第２の情報信号を合成して合成情報信号を生成する信号合成ステップと、前記信号合成ステップによって合成された合成情報信号のノイズ成分を抽出するノイズ抽出ステップと、を有し、
前記出力制御ステップは、前記ノイズ抽出ステップによって抽出されたノイズ成分に基づいて前記信号出力ステップに対して音声信号の出力の許可又は停止を制御する、
ことを特徴とする。

【0021】

好ましくは、前記情報生成ステップは、前記信号合成ステップによって合成された合成情報信号の振幅要素を抽出する振幅抽出ステップと、前記ノイズ抽出ステップによって抽出されたノイズ成分を前記振幅抽出ステップによって抽出された振幅要素によって正規化する正規化ステップと、をさらに有し、
前記出力制御ステップは、前記正規化ステップによって正規化されたノイズ成分に基づいて前記信号出力ステップに対して音声信号の出力の許可又は停止を制御する、
ことを特徴とする。

【0022】

本発明の第３の観点に係るコンピュータプログラムは、
受信信号を処理する機能を有するコンピュータを、
音声信号を含む中間周波の受信信号を低周波の受信信号に変換する信号変換手段、
前記信号変換手段によって変換された受信信号を検波して音声信号を再生する信号検波手段、
前記信号検波手段によって再生された音声信号を出力する信号出力手段、
前記信号変換手段によって変換された受信信号に対して２乗演算を施して当該受信信号の振幅要素の情報及びノイズ成分の情報を含む情報信号を生成する情報生成手段、ならびに
前記情報生成手段によって生成された情報信号に含まれる振幅要素の情報とノイズ成分の情報とを比較して前記信号出力手段に対して音声信号の出力の許可又は停止を制御する出力制御手段、として機能させる、
ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0023】

本発明の通信機、通信機の制御方法及びコンピュータプログラムによれば、復調信号に含まれるノイズ成分を正確に検出し、音声信号の歪み成分をノイズ成分として誤検出することがなく、かつ、復調信号に含まれるパルスノイズによってスケルチ制御の精度が低下するのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の通信機の実施形態におけるＦＭ受信機の概略ブロック図である。

【図2】図１における検波部等の詳細なブロック図である。

【図3】ノイズが多く含まれているＦＭ信号がマッピングされるベクトル空間であるコンスタレーションとノイズ量との関係を示す図である。

【図4】信号強度が大きい場合と信号強度が小さい場合の理想的なＦＭ信号における復調された信号のコンスタレーションを示す図である。

【図5】関連技術と本発明の実施形態とにおける信号強度とノイズ量との関係を比較した図である。

【図6】関連技術におけるＦＭ無線機の一般的なＦＭ検波部のブロック図である。

【図7】理想的なＦＭ信号における復調された信号のコンスタレーションを示す図である。

【図8】ノイズが多く含まれているＦＭ信号のコンスタレーションを示す図である。

【図9】パルスノイズが発生する時の復調波形を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明を実施するための形態を、図を参照しながら説明する。なお、図中同一又は相当する部分には同一符号を付す。また、重複する説明は省略する。

【0026】

（実施形態）
図１は、本発明の通信機の実施形態におけるＦＭ受信機１０の概略ブロック図である。図１に示すように、ＦＭ受信機１０は、受信アンテナ１１、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）１２、ＲＦ増幅器１３、ミキサ部１４、ＩＦ増幅器１５、ミキサ部１６、検波部１７、ＢＰＦ１８、音声出力部１９、ノイズ検出部２０、及びスケルチ制御部２１を備えている。

【0027】

受信アンテナ１１は、ＦＭ電波の複数のチャンネルのＲＦ（高周波）信号を受信して、同調回路（図示せず）に入力する。同調回路は、ユーザの指定に応じたチャンネル（周波数）の高周波信号を選択的にチューニングして、ＢＰＦ１２に入力する。

【0028】

ＢＰＦ１２は、同調回路から入力されたＲＦ信号から不要な周波数成分を減衰して、ＲＦ増幅器１３に入力する。

【0029】

ＲＦ増幅器１３は、ＢＰＦ１２から入力されたＲＦ信号を増幅して、ミキサ部１４に入力する。

【0030】

ミキサ部１４は、ＲＦ増幅器１３から入力されたＲＦ信号と、局部発振器（図示せず）から出力される所定の周波数の局部発振信号とを混合し、ＩＦ（中間周波）信号に変換してＩＦ増幅器１５に入力する。

【0031】

ＩＦ増幅器１５は、ミキサ部１４から入力されたＩＦ信号を増幅して、ミキサ部１６に入力する。

【0032】

ミキサ部１６は、ＩＦ増幅器１５から入力されたＩＦ信号と、局部発振器（図示せず）から出力される所定の周波数の局部発振信号及びその局部発振信号の位相を位相器によって９０度遅らせた局部発振信号とを混合して、互いに直交する低周波の同相成分であるＩ信号および直交成分であるＱ信号に変換し、これらを検波部１７及びノイズ検出部２０に入力する。

【0033】

検波部１７は、ミキサ部１６から入力されたＩ信号及びＱ信号に基づいて音声信号を検波し、ＢＰＦ１８に入力する。

【0034】

ＢＰＦ１８は、検波部１７から入力された音声信号に含まれている不要な周波数成分（約３００乃至３０００Ｈｚ以外の周波数成分）を減衰して、音声出力部１９に入力する。

【0035】

ノイズ検出部２０は、ミキサ部１６から入力された低周波信号に対して乗算処理、フィルタ処理及び整流処理を施して検出したノイズ成分をスケルチ制御部２１に入力する。

【0036】

スケルチ制御部２１は、ノイズ検出部２０から入力されたノイズ成分に基づいて制御信号を生成して音声出力部１９に入力する。

【0037】

音声出力部１９は、低周波増幅器及びスピーカ等（図示せず）で構成され、ＢＰＦ１８から入力される音声信号に対して増幅処理を行い、スケルチ制御部２１から入力される制御信号に従って、増幅した音声信号に応じた音声を出力するか又は出力を停止する。

【0038】

次に、ミキサ部１６、検波部１７及びノイズ検出部２０の詳細な構成及び動作について説明する。図２は、図１のミキサ部１６、検波部１７及びノイズ検出部２０の詳細な構成を示すブロック図である。まず、図２におけるミキサ部１６、検波部１７及びノイズ検出部２０における各構成要素とそれぞれの機能について説明する。

【0039】

ミキサ部１６は、ＢＰＦ３１、２つのミキサ回路３２及び３３、局部発振器３４、位相器３５、ＬＰＦ３６及び３７を有する。

【0040】

ＢＰＦ３１は、図１に示したＩＦ増幅器１５から入力されたＩＦ信号に含まれている不要な高域成分及び低域成分を減衰してミキサ回路３２、３３に入力する。

【0041】

局部発振器３４は、所定の周波数の局部発振信号を生成して、ミキサ回路３２及び位相器３５に入力する。

【0042】

位相器３５は、局部発振器３４から入力された局部発振信号の位相を９０度遅らせて、ミキサ回路３３に入力する。

【0043】

ミキサ回路３２は、局部発振器３４から入力された局部発振信号によりＢＰＦ３１から入力されたＩＦ信号の周波数を低い周波数に変換する。ミキサ回路３３は、位相器３５から入力された９０度位相遅れの局部発振信号によりＢＰＦ３１から入力されたＩＦ信号の周波数を低い周波数に変換する。

【0044】

ミキサ回路３２及び３３の周波数変換処理においては、中間周波数から局部発振周波数を減算した差分周波数の低周波信号に変換するが、その周波数変換処理において、中間周波数と局部発振周波数とが加算された高周波成分（これを「イメージ成分」という）が発生する。このため、ミキサ回路３２及び３３にはＬＰＦ３６及び３７がそれぞれ接続されている。

【0045】

ＬＰＦ３６は、ミキサ回路３２において発生するイメージ成分を減衰して、低周波信号を検波部１７及びノイズ検出部２０に入力する。同様に、ＬＰＦ３７は、ミキサ回路３３において発生するイメージ成分を減衰して、低周波信号を検波部１７及びノイズ検出部２０に入力する。

【0046】

ミキサ回路３２によって変換されてＬＰＦ３６によってフィルタ処理された低周波信号と、ミキサ回路３３によって変換されてＬＰＦ３７によってフィルタ処理された低周波信号とは、直交する位相を有することになる。このため上記したように、一般に、ミキサ回路３２によって変換された低周波信号をＩ信号（In-phase signal；同相成分）と呼び、ミキサ回路３３によって変換された低周波信号をＱ信号（Quadrate signal；直交成分）と呼ぶ。

【0047】

検波部１７は、アークタンジェント検波回路３８、微分回路３９及びＬＰＦ４０を有する。

【0048】

アークタンジェント検波回路３８は、一方の入力端及び他方の入力端に対して、ＬＰＦ３６及び３７からそれぞれ入力されたＩ信号及びＱ信号との比に対してアークタンジェント値を算出するアークタンジェント演算処理を行って、微分回路３９に入力する。アークタンジェント演算処理の詳細については後述する。

【0049】

微分回路３９は、アークタンジェント検波回路３８から入力されたアークタンジェント値を時間で微分して周波数を算出し、算出した周波数に基づいて再生した音声信号をＬＰＦ４０に入力する。

【0050】

ＬＰＦ４０は、微分回路３９から入力された音声信号に含まれている不要な高域の周波数成分を減衰して図１の音声出力部１９に入力する。

【0051】

ノイズ検出部２０は、２つの２乗演算回路４１及び４２、合成回路４３、ＨＰＦ４４、整流回路４５、ＬＰＦ４６、及び正規化回路４７を有する。

【0052】

２乗演算回路４１は、ＬＰＦ３６から入力されたＩ信号に対して２乗演算を施して、Ｉ信号の振幅要素の情報及びノイズ成分の情報を含む情報信号を算出して合成回路４３の一方の入力端に入力する。同様に、２乗演算回路４２は、ＬＰＦ３７から入力されたＱ信号に対して２乗演算を施して、Ｑ信号の振幅要素の情報及びノイズ成分の情報を含む情報信号を算出して合成回路４３の他方の入力端に入力する。

【0053】

合成回路４３は、２乗演算回路４１及び４２からそれぞれ入力されたＩ信号及びＱ信号の情報信号を合成して、その合成情報信号をＨＰＦ４４及びＬＰＦ４６に入力する。

【0054】

ＨＰＦ４４は、合成回路４３から入力された合成情報信号に含まれる高域のノイズ成分を抽出して、整流回路４５に入力する。

【0055】

整流回路４５は、ＨＰＦ４４から入力された高域（交流）のノイズ成分を整流し、ノイズ量を示す直流電圧に変換して正規化回路４７に入力する。

【0056】

ＬＰＦ４６は、合成回路４３から入力された合成情報信号に含まれる振幅要素を抽出して、正規化回路４７に入力する。

【0057】

正規化回路４７は、ＬＰＦ４６から入力された振幅要素によって、整流回路４５から入力された直流電圧値を正規化（例えば、除算）し、ノイズ出力として図１のスケルチ制御部２１に入力する。

【0058】

次に、検波部１７及びノイズ検出部２０の詳細な動作について、図２乃至図４を参照して説明する。図３は、図８に示したノイズが多く含まれているＦＭ信号がマッピングされたベクトル空間であるコンスタレーションとノイズ量との関係を示す図である。図４は、信号強度が大きい場合と信号強度が小さい場合の理想的なＦＭ信号における復調された信号のコンスタレーションを示す図である。

【0059】

受信アンテナ１１からノイズ成分を含まない理想的なＦＭ信号、すなわち図７に示したＦＭ信号が入力された場合には、ミキサ回路３２及び３３に入力されるＩＦ信号に含まれるＦＭ信号は、下記の式（１）で表される。下記の式（１）において、ω＝２πｆはＦＭ信号の周波数、ω_ｃ＝２πｆ_ｃはＦＭ信号の中心周波数、Δω＝２πΔｆはＦＭ信号の周波数偏倚である。周波数偏倚Δωが音声信号を担う情報である。

【数1】

【0060】

ミキサ回路３２から周波数変換されてＬＰＦ３６から出力されるＩ信号は、ＩＦ信号に含まれるＦＭ信号と同相であるので、下記の式（２）で表される。一方、ミキサ回路３３から周波数変換されてＬＰＦ３７から出力されるＱ信号は、ＩＦ信号に含まれるＦＭ信号と９０度の位相差になっているので、下記の式（３）で表される。

【数2】

【数3】

【0061】

実際には、受信アンテナ１１から入力されるＦＭ信号にはノイズ成分が含まれている。言い換えれば、「希望信号」であるＦＭ信号には、「相対的な」ノイズ成分が含まれている。「相対的な」というのは、例えば、受信信号の信号強度が大きくても純度（希望信号／ノイズ成分）が低ければ、ノイズ成分が大きいとみなして音声を遮断し、逆に受信信号の信号強度が小さくても純度が高ければ、ノイズ成分が小さいとみなして音声を出力することになる。ミキサ回路３２及び３３に入力されるＩＦ信号に含まれるＦＭ信号を、「希望信号」と「相対的な」ノイズ成分の合成として、下記の式（４）で表す。したがって、ミキサ回路３２から出力される同相成分のＩ信号、及びミキサ回路３３から出力される直交成分のＱ信号は、それぞれ下記の式（５）及び（６）で表される。

【数4】

【数5】

【数6】

一般に、cosθ及びsinθとtanθとの関係は下記の式（７）で表される。

【数7】

したがって、式（５）乃至（７）に基づいて下記の式（８）を導き出せる。

【数8】

【0062】

アークタンジェント検波回路３８は、式（８）に基づいて下記の式（９）の演算を行って、算出した（ω_ｃ＋Δω）ｔの値を微分回路３９に入力する。

【数9】

【0063】

微分回路３９は、アークタンジェント検波回路３８から入力された（ω_ｃ＋Δω）ｔの値を下記の式（１０）によって時間ｔで微分して、算出した（ω_ｃ＋Δω）の値、すなわちＦＭ信号の中心周波数ω_ｃ及び周波数偏倚Δωによって表される音声信号をＬＰＦ４０に入力する。

【数10】

【0064】

ＬＰＦ４０は、（ω_ｃ＋Δω）の信号に含まれる音声周波数帯域より高域の周波数成分を減衰し、信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）の高い音声信号を図１の音声出力部に入力する。

【0065】

２乗演算回路４１は、ＬＰＦ３６から入力されるＩ信号であるＩ（ｔ）に対して２乗演算を施して、下記の式（１１）で表される信号を合成回路４３の一方の入力端に入力する。

【数11】

すなわち、２乗演算回路４１は、振幅要素Ａ^２及びノイズ成分Ａ^２（２η（ｔ）＋η（ｔ）^２）を含む情報信号（これを「第１の情報信号」という）を合成回路４３に入力する。

【0066】

同様に、２乗演算回路４２は、ＬＰＦ３７から入力されるＱ信号であるＱ（ｔ）に対して２乗演算を施して、下記の式（１２）で表される信号を合成回路４３の他方の入力端に入力する。

【数12】

すなわち、２乗演算回路４２も、振幅要素Ａ^２及びノイズ成分Ａ^２（２η（ｔ）＋η（ｔ）^２）を含む情報信号（これを「第２の情報信号」という）を合成回路４３に入力する。

【0067】

合成回路４３は、２乗演算回路４１及び２乗演算回路４２から入力される第１の情報信号及び第２の情報信号を合成して、下記の式（１３）で表される合成情報信号をＨＰＦ４４及びＬＰＦ４６に入力する。

【数13】

【0068】

ＨＰＦ４４及びＬＰＦ４６に入力された上記の合成情報信号の第１項の直流の振幅要素Ａ^２は、図３に示す点線の単位円の半径の２乗を表している。これに対して、合成情報信号の第２項の交流のノイズ成分Ａ^２（２η（ｔ）＋η（ｔ）^２）は、単位円からのズレ幅Ｄの変動量である。

【0069】

ＨＰＦ４４は、式（１３）で示される合成情報信号の第１項の直流の振幅要素を減衰し、第２項の高周波のノイズ成分を抽出して、整流回路４５に入力する。

【0070】

整流回路４５は、ＨＰＦ４４から入力された合成情報信号の高周波のノイズ成分を整流し、変換した直流電圧（これを「Ｎ」とする）を正規化回路４７に入力する。したがって、直流電圧Ｎがノイズ量を表す。

【0071】

ＬＰＦ４６は、式（１３）で示される合成情報信号の第２項の高周波のノイズ成分を減衰し、第１項の直流の振幅要素を抽出して、正規化回路４７に入力する。

【0072】

正規化回路４７は、ＨＰＦ４４によって抽出されたノイズ成分を整流した直流電圧Ｎが整流回路４５から入力されると、その直流電圧ＮをＬＰＦ４６によって抽出された振幅要素によって正規化する。例えば、正規化回路４７は、直流電圧Ｎを振幅要素Ａ^２で除算する。この正規化により、信号強度にノイズ成分が依存するのを回避することができる。

【0073】

図４に示すように、異なる半径Ａ１及びＡ２の２つの単位円からの変動量すなわちノイズ成分は、それぞれの半径すなわち信号強度に依存するので、それぞれのノイズ量を表す直流電圧をＮ１及びＮ２とすると、Ｎ１／Ａ１^２及びＮ２／Ａ２^２の演算によって正規化する。正規化した直流電圧をＮｒとすると、正規化回路４７は、正規化した直流電圧Ｎｒを図１に示したスケルチ制御部２１に入力する。

【0074】

これにより、スケルチ制御部２１は、上述したように、正規化回路４７から入力された直流電圧Ｎｒに基づいて、図１に示した音声出力部１９を制御する。

【0075】

なお、信号強度が所定の範囲で安定している場合には、ＨＰＦ４４によってノイズ成分を抽出し、整流回路４５によって整流した直流電圧Ｎを正規化することなく、図１に示したスケルチ制御部２１に入力する構成にしてもよい。

【0076】

さらに、実施形態の変形例として、信号強度が所定の範囲にあるか否かを検出する振幅検出回路をさらに備える構成も可能である。この構成によれば、信号強度が所定の範囲にあるときには、直流電圧Ｎを正規化することなくスケルチ制御部２１に入力し、信号強度が所定の範囲外のときに、正規化した直流電圧Ｎｒをスケルチ制御部２１に入力する。

【0077】

以上説明したように、実施形態の通信機は、音声信号を含む中間周波の受信信号を低周波の受信信号に変換するミキサ部１６（信号変換手段）と、ミキサ部１６によって変換された受信信号を検波して音声信号を再生する検波部１７（信号検波手段）と、検波部１７によって再生された音声信号を出力する音声出力部１９（信号出力手段）と、ミキサ部１６によって変換された受信信号に対して２乗演算を施してその受信信号の振幅要素の情報及びノイズ成分の情報を含む情報信号を生成するノイズ検出部２０（情報生成手段）と、ノイズ検出部２０によって生成された情報信号に基づいて、音声出力部１９に対して音声信号の出力の許可又は停止を制御するスケルチ制御部２１（出力制御手段）と、を備える。

【0078】

したがって、実施形態の通信機によれば、復調信号に含まれるノイズ成分を正確に検出し、音声信号の歪み成分をノイズ成分として誤検出することがない。この結果、ノイズ成分として誤検出した復調信号のために、スケルチブロッキングが生じるのを回避することができる。また、ノイズの変動区間が長いという利点、及び、安定してノイズ成分を抽出できるという利点がある。

【0079】

また、実施形態の通信機において、ミキサ部１６は、音声信号を含む中間周波の受信信号を互いに直交する低周波の同相成分であるＩ信号及び直交成分であるＱ信号に変換する。ノイズ検出部２０は、ミキサ部１６によって変換された同相成分に対して２乗演算を施して第１の情報信号を生成する２乗演算回路４１（第１の乗算手段）と、ミキサ部１６によって変換された直交成分に対して２乗演算を施して第２の情報信号を生成す２乗演算回路４２（第２の乗算手段）と、２乗演算回路４１及び２乗演算回路４２によって生成された第１及び第２の情報信号を合成して合成情報信号を生成する合成回路４３（信号合成手段）と、合成回路４３によって合成された合成情報信号のノイズ成分を抽出するＨＰＦ４４（ノイズ抽出手段）と、をさらに有する。スケルチ制御部２１は、ＨＰＦ４４によって抽出されたノイズ成分に基づいて音声出力部１９に対して音声信号の出力の許可又は停止を制御する。

【0080】

したがって、復調信号に含まれるノイズ成分を正確に検出し、音声信号の歪み成分をノイズ成分として誤検出することがなく、かつ、復調信号に含まれるパルスノイズによってスケルチ制御の精度が低下するのを防止できる。

【0081】

さらに、実施形態の通信機において、ノイズ検出部２０は、合成回路４３によって合成された合成情報信号の振幅要素を抽出するＬＰＦ４６（振幅抽出手段）と、ＨＰＦ４４によって抽出されたノイズ成分をＬＰＦ４６によって抽出された振幅要素によって正規化する正規化回路４７（正規化手段）と、をさらに有する。スケルチ制御部２１は、その正規化回路４７によって正規化されたノイズ成分に基づいて音声出力部１９に対して音声信号の出力の許可又は停止を制御する。

【0082】

したがって、信号強度にノイズ成分が依存するのを回避することにより、信号強度が大きい場合でも、確実にノイズ成分を検出できる。図５は、関連技術及び本発明の実施形態における信号強度とノイズ量との関係を比較した図である。図５において、関連技術における信号強度とノイズ量との関係を点線で示し、本発明の実施形態における信号強度とノイズ量との関係を実線で示している。図５に示すように、所定の閾値ＴＨ以上のノイズ量を検出する最大の信号強度は、関連技術の信号強度ｓｉｇ１に比べて、本発明の信号強度ｓｉｇ２は大きい。このように、本発明の実施形態によれば、信号強度が大きい場合でも、確実にノイズ成分を検出できる。

【0083】

なお、上記実施形態においては、通信機を図１及び図２に示したハードウェアによって構成したが、本発明の構成はハードウェアに限定されない。通信機の一部、例えば、ノイズ検出部２０をＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を有するコンピュータで構成することも可能である。この構成によれば、ＣＰＵは、ＲＯＭに予め格納されているプログラムをＲＡＭに読み込んで、通信機を制御し、上記実施形態と同様の信号処理を実行することが可能である。これにより、通信機の制御方法の発明を実現する。

【0084】

さらに、ＣＰＵは、コンピュータ読取可能な記録媒体から読み出したプログラム又はインターネット等の通信回線を介してダウンロードしたプログラムをＲＡＭに読み込んで、通信機を制御し、図１及び図２に示したハードウェアの機能をコンピュータに実行させることが可能である。これにより、コンピュータプログラムの発明を実現する。

【0085】

上記実施形態は、本発明を説明するための一例に過ぎない。本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り、上記実施形態に基づいて、当業者が容易に想到できる他の実施形態及び種々の変形例も本発明の範疇に属する。

【符号の説明】

【0086】

１０ ＦＭ受信機
１１ 受信アンテナ
１２、１８、３１ バンドパスフィルタ
１３ ＲＦ増幅器
１４、１６ ミキサ部
１５ ＩＦ増幅器
１７ 検波部
１９ 音声出力部
２０ ノイズ検出部
２１ スケルチ制御部
３２、３３ ミキサ回路
３４ 局部発振器
３５ 位相器
３６、３７、４０、４６ ローパスフィルタ
３８ アークタンジェント検波回路
３９ 微分回路
４１、４２ ２乗演算回路
４３ 合成回路
４４ ハイパスフィルタ
４５ 整流回路
４７ 正規化回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】