特許 7181765 ノイズ除去装置

(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】

(24)【登録日】2022-11-22

(45)【発行日】2022-12-01

(54)【発明の名称】ノイズ除去装置

(51)【国際特許分類】

   H04B 1/10 20060101AFI20221124BHJP

   H04N 21/426 20110101ALI20221124BHJP

【ＦＩ】

H04B1/10 L

H04N21/426

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018207586

(22)【出願日】2018-11-02

(65)【公開番号】P2020072459

(43)【公開日】2020-05-07

【審査請求日】2021-11-02

(73)【特許権者】

【識別番号】520133916

【氏名又は名称】ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(74)【代理人】

【識別番号】100137235

【弁理士】

【氏名又は名称】寺谷 英作

(74)【代理人】

【識別番号】100131417

【弁理士】

【氏名又は名称】道坂 伸一

(72)【発明者】

【氏名】山口 誠一郎

【審査官】鴨川 学

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－０１０８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１５３８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１６３２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１９２２９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０１６９０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００３／０２２４７５１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ １／１０

Ｈ０４Ｎ ２１／４２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主信号にノイズ信号が混入した信号を受信する第１の受信回路と、
前記第１の受信回路とは異なる比率で主信号とノイズ信号が混入した信号を受信する第２の受信回路と、
前記第２の受信回路の出力を元に前記第１の受信回路の出力のノイズ信号相当の信号を生成する適応フィルタ部と、
前記第１の受信回路の出力から前記適応フィルタ部の出力を差し引いて前記主信号を出力するノイズ除去部と、
前記ノイズ除去部の出力を元に前記主信号の放送波が含まれる周波数帯を除去する放送除去部と、
前記放送除去部の出力を元に前記適応フィルタ部の係数を変更する係数更新部を備えることを特徴とするノイズ除去装置。

【請求項2】

前記第１の受信回路の出力、前記第２の受信回路の出力、又は前記第１の受信回路と前記第２の受信回路の両方の出力を元に放送波が含まれる周波数帯を求め、前記放送除去部を制御する放送検出部を備えることを特徴とする請求項１記載のノイズ除去装置。

【請求項3】

主信号にノイズ信号が混入した信号を受信する第１の受信回路と、
前記第１の受信回路とは異なる比率で主信号とノイズ信号が混入した信号を受信する第２の受信回路と、
前記第２の受信回路の出力を元に前記第１の受信回路の出力のノイズ信号相当の信号を生成する適応フィルタ部と、
前記第１の受信回路の出力から前記適応フィルタ部の出力を差し引いて主信号を出力するノイズ除去部と、
ノイズ信号の周期情報を元に前記ノイズ除去部の出力を特定の帯域に制限する帯域制限部と、
前記帯域制限部の出力を元に前記適応フィルタ部の係数を変更し、ノイズ信号の周期情報を元に前記適応フィルタ部のフィルタの次数を制限する係数更新部を備えることを特徴とするノイズ除去装置。

【請求項4】

主信号にノイズ信号が混入した信号を受信する第１の受信回路と、
前記第１の受信回路とは異なる比率で主信号とノイズ信号が混入した信号を受信する第２の受信回路と、
前記第２の受信回路の出力を元に前記第１の受信回路の出力のノイズ信号相当の信号を生成する適応フィルタ部と、
前記第１の受信回路の出力から前記適応フィルタ部の出力を差し引いて主信号を出力するノイズ除去部と、
ノイズ信号の周期情報を元に前記ノイズ除去部の出力を特定の帯域に制限する帯域制限部と、
前記帯域制限部の出力を元に前記主信号の放送波が含まれる周波数帯を除去する放送除去部と、
前記放送除去部の出力を元に前記適応フィルタ部の係数を変更し、ノイズ信号の周期情報を元に前記適応フィルタ部のフィルタの次数を制限する係数更新部を備えることを特徴とするノイズ除去装置。

【請求項5】

前記第１の受信回路の出力、前記第２の受信回路の出力、又は前記第１の受信回路と前記第２の受信回路の両方の出力を元に放送波が含まれる周波数帯を求め、前記放送除去部を制御する放送検出部を備えることを特徴とする請求項４記載のノイズ除去装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は放送波に重畳されたノイズを除去するためのノイズ除去装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ラジオ等の放送の受信機は広く普及しており、自動車等の移動体にも多く搭載されている。近年、電気自動車やハイブリッド車の普及により、車両のモータを駆動するインバータ回路等から広帯域なノイズが発生し、車両内に設置された放送の受信用アンテナに混入し、受信時の音声に影響を与えることが課題となっている。

【0003】

このようなノイズを除去するための技術として、特許文献１には、メインアンテナとノイズ検出用アンテナを用い、各周波数の放送波に対して、あらかじめ放送波が到来しない場所でノイズ源を動作させ、２つのアンテナ間のノイズの関係を求め、ノイズキャンセルに用いられるノイズ検出用アンテナの受信信号をチューニングする方法が開示されている。

【0004】

また、特許文献２には、メインアンテナと、放送波が入らないよう設置されたノイズ検出用アンテナを用い、ノイズ検出用アンテナの信号を適応フィルタで補正して、メインアンテナから適応後の信号を差し引くことでメインアンテナに混入されるノイズ成分を除去する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第５７３３０４０号公報

【文献】特開２００１－４７３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に開示された従来の技術では、あらかじめ、メインアンテナが受信する放送波が到来しない環境下で、メインアンテナの受信したノイズ信号とノイズ検出用アンテナの受信したノイズ信号の関係を求め、ノイズキャンセルためのチューニングを実行する必要がある。

【0007】

しかしながら、放送波が到来しない環境でチューニングを行い、補正値を得るためには、電波暗室などの大掛かりな設備が必要となる。車両の生産時の初期調整時にこのような設備が必要となると生産コスト増加の要因となる。

【0008】

また、生産時に特定の車両を代表として補正値を求めた場合には、個体ばらつき、車両自体の経年変化等の原因により、補正量にずれが生じ、期待するノイズ除去効果が得られない。その場合に再チューニングを行うにしても、やはり電波暗室などの大掛かりな設備が必要となってしまう。

【0009】

更に、特許文献２に開示された従来の技術では、ノイズ検出用アンテナに放送波が混入した場合、誤って適応フィルタが動作し、放送波が除去される場合がある。そのため、ノイズ検出用アンテナに放送波が混入しないように設置する必要がある。しかし、放送の周波数帯域によっては、メインアンテナに混入するノイズのみを含み、放送波を含まないように受信できる位置にノイズ検出用アンテナを設置するのは困難であった。

【0010】

また、メインアンテナとノイズ検出用アンテナの経路間の特性差の影響を抑えるためには適応フィルタの次数が必要になるが、車両のモータを駆動するインバータ回路等のノイズのスペクトルは周波数方向のレベル差が大きく、適応フィルタの次数が多いと、このレベル差に対して、適応フィルタの動作が不安定になるという課題があった。

【0011】

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、種々の条件下で、受信信号に含まれるノイズを安定して除去可能なノイズ除去装置及びノイズ除去方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明に係るノイズ除去装置は、主信号にノイズ信号が混入した信号を受信する第１の受信回路と、前記第１の受信回路とは異なる比率で主信号とノイズ信号が混入した信号を受信する第２の受信回路と、前記第２の受信回路の出力を元に前記第１の受信回路のノイズ信号相当の信号を生成する適応フィルタ部と、前記第１の受信回路の出力から前記適応フィルタ部の出力を差し引いて前記主信号を出力するノイズ除去部と、前記ノイズ除去部の出力を元に前記主信号の放送波が含まれる周波数帯を除去する放送除去部と、前記放送除去部の出力を元に前記適応フィルタ部の係数を変更する係数更新部を備えることを特徴とする。

【0013】

また本発明に係るノイズ除去装置は、主信号にノイズ信号が混入した信号を受信する第１の受信回路と、前記第１の受信回路とは異なる比率で主信号とノイズ信号が混入した信号を受信する第２の受信回路と、前記第２の受信回路の出力を元に前記第１の受信回路のノイズ信号相当の信号を生成する適応フィルタ部と、前記第１の受信回路の出力から前記適応フィルタ部の出力を差し引いて主信号を出力するノイズ除去部と、ノイズ信号の周期情報を元に前記ノイズ除去部の出力を特定の帯域に制限する帯域制限部と、前記帯域制限部の出力を元に前記適応フィルタ部の係数を変更し、ノイズ信号の周期情報を元に前記適応フィルタ部のフィルタの次数を制限する係数更新部を備えることを特徴とする。

【0014】

また本発明に係るノイズ除去装置は、主信号にノイズ信号が混入した信号を受信する第１の受信回路と、前記第１の受信回路とは異なる比率で主信号とノイズ信号が混入した信号を受信する第２の受信回路と、前記第２の受信回路の出力を元に前記第１の受信回路のノイズ信号相当の信号を生成する適応フィルタ部と、前記第１の受信回路の出力から前記適応フィルタ部の出力を差し引いて主信号を出力するノイズ除去部と、ノイズ信号の周期情報を元に前記ノイズ除去部の出力を特定の帯域に制限する帯域制限部と、前記帯域制限部の出力を元に前記主信号の放送波が含まれる周波数帯を除去する放送除去部と、前記放送除去部の出力を元に前記適応フィルタ部の係数を変更し、ノイズ信号の周期情報を元に前記適応フィルタ部のフィルタの次数を制限する係数更新部を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

これにより、ノイズ受信を目的とするアンテナへの放送波が漏れこみ、混入したとしても、その影響を受けずに安定したノイズ除去ができる。またノイズ信号の周波数スペクトルのパワー変動が大きい場合であってもその影響を抑えて安定したノイズ除去ができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、第１の実施の形態に係るノイズ除去装置を含む放送受信システムの構成図である。

【図2】図２は、第１の実施の形態に係るノイズ除去装置の放送波復調処理の流れを説明する概念図である。

【図3】図３は、第２の実施の形態に係るノイズ除去装置を含む放送受信システムの構成図である。

【図4】図４は、第２の実施の形態に係るノイズ除去装置の放送波復調処理の流れを説明する概念図である。

【図5】図５は、第３の実施の形態に係るノイズ除去装置を含む放送受信システムの構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

【0018】

（第１の実施の形態）
図１は第１の実施の形態のノイズ除去装置を含む放送受信システム１の構成図である。放送受信システム１はアンテナ１１、アンテナ１３、ノイズ除去装置１００から構成される。放送受信システム１は電気自動車やハイブリッド車などモータ駆動される車両に搭載される放送受信システムであり、例えば、ＡＭラジオやＦＭラジオ等の放送受信システムである。

【0019】

アンテナ１１は放送局から出力される放送波を受信することを主目的とするものであるが、車両のモータを駆動するインバータ回路等からの広帯域なノイズも混入しうる。

【0020】

アンテナ１３はアンテナ１１に混入するノイズを除去することを主目的として、アンテナ１１に混入するノイズと同一のノイズ源が発生するノイズを受信するものである。一方でアンテナ１３はアンテナ１１が受信する放送波も受信しうる。ここでアンテナ１１とアンテナ１３は、受信する放送波とノイズの比率が、アンテナ１１とアンテナ１３とで異なるように設置される。

【0021】

アンテナ１１及びアンテナ１３で受信された信号はノイズ除去装置１００に入力される。ノイズ除去装置１００は、受信回路１２、受信回路１４、放送波検出部１５、適応フィルタ１６、ノイズ除去部１７、放送除去部１８、係数更新部１９、復調部２０から構成される。

【0022】

受信回路１２はアンテナ１１によって受信された信号を増幅し、デジタル信号に変換する。受信回路１４はアンテナ１３によって受信された信号を増幅し、デジタル信号に変更する。放送検出部１５は、受信回路１２と受信回路１４の出力から、放送波のある周波数を検出する。適用フィルタ１６は、受信回路１４の出力と、後述する係数更新部１９の出力に基づいて、受信回路１２の出力と同等となる複製ノイズ信号を生成する。

【0023】

ノイズ除去部１７は、受信回路１２の出力から適応フィルタ１６の出力する複製ノイズ信号を差し引き、ノイズを除去する。放送除去部１８は、放送波検出部１５で検出した放送波の情報に基づき、ノイズ除去部１７の出力から放送波のある周波数をフィルタによって除去する。係数更新部１９は、放送除去部２１の出力に基づき、適応フィルタ部１８の係数を更新する。復調部２０はノイズ除去部１７の出力信号を復調し、音声等に変換する。

【0024】

以下、放送受信システム１が受信した放送波にノイズが混入していた場合における放送波信号の復調処理について説明する。図２はノイズ除去装置１００の放送波復調処理の流れを説明する概念図であり、ノイズ除去装置１００内部で処理される信号の状況を示している。

【0025】

まず初めにアンテナ１１が放送局から出力される所望の放送波を受信する。その際、所望の放送波とともに、その他の放送局から出力される放送波、車両に搭載されるインバータ等のノイズ源に起因するノイズも受信する。同時にアンテナ１３はアンテナ１１が受信するノイズと同一のノイズ源から発生されるノイズを受信する。また、アンテナ１３に、ノイズに加えて、アンテナ１１が受信した所望の放送波およびその他の放送波も受信する。

【0026】

アンテナ１１及びアンテナ１３で受信された放送波及びノイズはノイズ除去装置１００に入力される。より具体的には、アンテナ１１で受信された放送波及びノイズは受信回路１２に、アンテナ１３で受信された放送波及びノイズは受信回路１４に入力される。受信回路１２及び受信回路１４はそれぞれ入力された放送波及びノイズの信号を増幅し、デジタル信号に変換する。

【0027】

図２（ａ）は、受信回路１２によってデジタル信号に変換されたデジタル信号である信号１０１の周波数スペクトルを示している。信号１１０は所望する放送局の放送波信号である。信号１１１は隣接する放送局の放送波信号である。

【0028】

信号１０１においては、放送波信号１１０と放送波信号１１１にノイズ信号１１２が重畳している。ここでノイズ信号１１２はモータ駆動を行うインバータ等のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）回路に起因するノイズ信号であり、多数の高調波を主成分とする。そのためノイズ信号１１２の周波数スペクトルは放送波信号１１０、放送波信号１１１の周波数スペクトルよりも広範囲に分布する。

【0029】

図２（ｂ）は、受信回路１４によってデジタル信号に変換されたデジタル信号である信号１０２の周波数スペクトルを示している。信号１１５はノイズ信号１１２の発生源であるＰＷＭ回路から発生されたノイズ信号である。信号１１３は所望する放送局の放送波信号で、アンテナ１３に漏れこんで受信されたものである。信号１１４は隣接する放送局の放送波信号で、アンテナ１３に漏れこんだ受信されたものである。ノイズ信号１１５の周波数スペクトルも放送波信号１１３、放送波信号１１４の周波数スペクトルよりも広範囲に分布する。

【0030】

ここで、アンテナ１１とアンテナ１３とでは、受信する放送波信号とノイズ信号の比率が異なる。本実施の形態においては、放送波信号１１０、放送波信号１１１は放送波信号１１３、放送波１１４信号よりも大きい。またノイズ信号１１２はノイズ信号１１５より小さい。

【0031】

したがって、放送波信号１１０、放送波１１１の周波数スペクトルのパワーは、放送波信号１１３、放送波信号１１４の周波数スペクトルのパワーよりも大きい。またノイズ信号１１２の周波数スペクトルのパワーは、ノイズ信号１１３の周波数スペクトルのパワーよりも小さい。よって信号１０１と信号１０２の周波数スペクトルのパワーの差分を取った場合、その差分信号の周波数スペクトルのうち、プラス側に残る成分を放送波として検出することができる。

【0032】

そこでまず放送検出部１５が受信回路１２および受信回路１４の出力信号から放送波信号を検出する。より具体的には信号１０１の周波数スペクトルと信号１０２の周波数スペクトルのパワーの差分をとる。

【0033】

図２（ｃ）は信号１０１と信号１０２の差分信号１０３の周波数スペクトルを示す。信号１１６は放送波信号１１０から放送波信号１１３を差し引いた差分信号である。信号１１７は放送波信号１１１から放送波信号１１４を差し引いた差分信号である。信号１１６及び信号１１７の周波数スペクトルは、放送波信号１１０及び放送波信号１１１の周波数スペクトルのパワーが放送波信号１１３及び放送波信号１１４の周波数スペクトルのパワーより大きいことからプラス側の成分として現れる。

【0034】

信号１１８はノイズ信号１１２からノイズ信号１１５を差し引いた差分信号である。信号１１８は、ノイズ信号１１２の周波数スペクトルのパワーがノイズ信号１１５の周波数スペクトルのパワーより小さいことから、マイナス側の成分として現れる。これらの結果から信号１１６、信号１１７が放送波信号として検出される。

【0035】

なお、放送波の検出方法はこの手順に限らず、例えばノイズ抑制回路１２の出力信号のみを使用してノイズ信号と放送波信号のパワー差等を用いて検出してもよい。

【0036】

次に適応フィルタ１６は後述する係数更新部１９によって更新される係数に従い、ノイズ信号１１５を補正し、ノイズ信号１１２と同等となる複製ノイズ信号を出力する。

【0037】

図２（ｄ）は、適応フィルタ１６が出力する信号１０４の周波数スペクトルを示す。信号１２１はノイズ信号１１５がノイズ信号１１２と同等になるよう適応フィルタ部１６で補正した複製ノイズ信号である。信号１１９、信号１２０は放送波１１３、信号１１４に適用フィルタ部１６によって同じ補正を適用した信号である。

【0038】

ノイズ除去部１７は受信回路１２の出力信号１０１から適応フィルタ１６の出力信号１０４を差し引くことで、ノイズ成分を除去する。

【0039】

図２（ｅ）は、ノイズ除去部１７の出力信号１０５の周波数スペクトルを示す。信号１２４はノイズ信号１１２からノイズ信号１２１を差し引いたノイズ残差信号である。信号１２２は放送波信号１１０から放送波信号１１９を差し引いたノイズ除去後の所望する放送波信号である。信号１２２は、信号１１０の信号レベルが信号１１９の信号レベルより十分大きいことから、信号１１０と大きく変わらないレベルを保持する。信号１２３は信号１１１から信号１２０を差し引いた放送波信号であり、信号１１１の信号レベルが信号１２０の信号レベルより十分に大きいことから、信号１１１と大きく変わらないレベルを保持している。

【0040】

復調部２０はノイズ除去後の所望の放送波信号１２２を復調して、ノイズの影響を除去した音声等を復調する。

【0041】

放送除去部１８は放送検出部１７で検出した信号１１６及び信号１１７の情報に従い、放送波の存在する周波数近傍の信号を除去する。

【0042】

図２（ｆ）は、放送除去部１８によって、放送波を除去したのちの出力信号１０６の周波数スペクトルを示す。ここで図２（ｆ）中の点線で示された信号１２５及び信号１２６は放送除去部１８によって除去された信号成分であり、信号１０６には含まれていない。信号１２７はノイズ除去部１７の出力信号１０５から放送波信号を取り除いたノイズ残差信号である。

【0043】

係数更新部１９は放送除去部１８が出力するノイズ残差信号１２７を小さくするように、望ましくは最小にするよう適応フィルタ１６の係数の更新を行う。適応フィルタの係数更新にはＬＭＳ等のアルゴリズムが用いられるが、その他のアルゴリズムを使用してもよい。

【0044】

図２（ｇ）には係数更新部１９によって制御される適応フィルタ１６の周波数特性１０７が示される。このうち実線１２８は今回の構成における適応フィルタ１６の周波数特性を示す。放送波を除去することにより、アンテナ１３への放送波の漏れこみの影響を防ぎ、安定した特性を維持できる。

【0045】

一方、図２（ｇ）中の点線１２９は、放送除去部１８が無い場合の適応フィルタ１６の周波数特性を示す。放送除去部１８が無い場合、適応フィルタ１６の入力信号となる信号１０２に放送波信号１１３、放送波信号１１４が含まれ、適応フィルタ１６の誤差信号となる信号１０５に放送波１２２、１２３が含まれる。これらは互いに相関がある信号のため、この放送波信号に対しても適応制御が動作し、該当部分でノイズ信号に対する特性の１２８からずれが生じ、結果として１２９のような特性となる。

【0046】

図２（ｈ）は、放送除去部１８が無い場合の適応フィルタ部１６の出力信号１０８の周波数スペクトルを示す。信号１３０、信号１３１は点線１２９で示す特性ずれの影響により過大に増幅された放送波を示す。信号１３２は点線１２９で示す特性ずれの影響により過大に補正されたノイズ信号である。信号１３３は点線１２９で示す特性ずれの影響を受けなかったノイズ信号である。

【0047】

図２（ｉ）は、放送除去部１８が無い場合のノイズ除去部１７の出力信号１０９の周波数スペクトルを示す。信号１３４、信号１３５は放送波信号１１０、１１１から放送波信号１３０、１３１を差し引いた放送波信号で、１３０、１３１の信号レベルが大きくなったため、信号レベルが１１０、１１１の信号レベルより大きく低下している。

【0048】

信号１３６はノイズ信号１１２からノイズ信号１３２を差し引いたノイズ信号で、信号１１２と信号１３２の信号レベルが合わないため、ノイズが大きく残る状態となる。信号１３７はノイズ信号１１２からノイズ信号１３３を差し引いたノイズ信号で、特性ずれの影響を受けなかったため、ノイズは十分抑圧されている。

【0049】

その後、復調部２０は所望の放送波信号１３４を復調するが、信号１３４のレベルが落ちているため、復調信号のＳ／Ｎが悪化し、また、ノイズ信号１３６の影響を十分除去できないこととなる。

【0050】

これに対して本実施の形態に係る構成によれば、ノイズ受信を目的とするアンテナ１３への放送波が漏れこみ、混入したとしても、その影響を受けずに安定したノイズ除去効果を得ることができる。

【0051】

（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態である放送受信システム２の構成図である。放送受信システム２はアンテナ１１、アンテナ１３、ノイズ除去装置２００から構成される。放送受信システム２は電気自動車やハイブリッド車などモータ駆動される車両に搭載される。例えば、ＡＭラジオやＦＭラジオ等の放送受信システムである。

【0052】

アンテナ１１及びアンテナ１２に関しては、第1の実施の形態ですでに説明した通りである。

【0053】

アンテナ１１及びアンテナ１３で受信された信号はノイズ除去装置２００に入力される。ノイズ除去装置２００は、受信回路１２、受信回路１４、適応フィルタ１６、ノイズ除去部１７、帯域制限部２１、係数更新部２２、復調部２０から構成される。

【0054】

受信回路１２、受信回路１４、適応フィルタ１６、ノイズ除去部１７、復調部２０の機能は第1の実施の形態ですでに説明した通りである。

【0055】

帯域制限部２１は、ノイズ除去部１７の出力信号からノイズ信号の周期に応じて一定の帯域のみを抽出する。係数更新部２２は、前記帯域制限部２１の出力からノイズ周期に応じて適応フィルタ部１８のフィルタ次数と係数を更新する。

【0056】

以下、放送受信システム２が受信した放送波にノイズが混入していた場合における放送波信号の復調処理について説明する。図４はノイズ除去装置２０の放送波復調処理の流れを説明する概念図であり、ノイズ除去装置２００内部で処理される信号の状況を示している。

【0057】

まず初めにアンテナ１１が放送局から出力される所望の放送波を受信する。その際、所望の放送波とともに、車両に搭載されるインバータ等のノイズ源に起因するノイズも受信する。同時にアンテナ１３はアンテナ１１が受信するノイズと同一のノイズ源から発生されるノイズ信号を受信する。その際、アンテナ１３には、ノイズ信号に加えて、アンテナ１１が受信した所望の放送波およびその他の放送波も受信する。

【0058】

アンテナ１１及びアンテナ１３で受信された放送波及びノイズはノイズ除去装置２００に入力される。より具体的には、アンテナ１１で受信された放送波及びノイズは受信回路１２に、アンテナ１３で受信された放送波及びノイズは受信回路１４に入力される。受信回路１２及び受信回路１４はそれぞれ入力された放送波及びノイズを増幅し、デジタル信号に変換する。

【0059】

図４（ａ）は、受信回路１２によってデジタル信号に変換されたデジタル信号である信号２０１の周波数スペクトルを示している。信号２０９は所望する放送局の放送波信号である。

【0060】

信号２０１においては、放送波信号２０９にノイズ信号２１０が重畳されている。ここでノイズ信号２１０はモータ駆動を行うインバータ等のＰＷＭ回路に起因するノイズ信号であり、多数の高調波を主成分とする。そのためノイズ信号２１０の周波数スペクトルは放送波信号２０９の周波数スペクトルよりも広範囲に分布する。加えてノイズ信号２１０は周波数方向のパワー変動を有する。

【0061】

図４（ｂ）は、受信回路１４によってデジタル信号に変換されたデジタル信号である信号２０２の周波数スペクトルを示している。信号２１１はノイズ信号２１０の発生源であるＰＷＭ回路から発生されたノイズ信号である。ノイズ信号２１１の周波数スペクトルも広範囲に分布し、かつ周波数方向のパワー変動を有する。

【0062】

ここで、アンテナ１１とアンテナ１３とでは、受信する放送波信号とノイズ信号の強度レベルの比率が異なる。よってノイズ信号２１１はノイズ信号２１０とは異なるレベルで受信される。

【0063】

次に適応フィルタ１６は後述する係数更新部２２に従い、ノイズ信号２１１を補正し、ノイズ信号２１０と同等となる複製ノイズ信号を出力する。

【0064】

図４（ｃ）は適応フィルタ１６の出力信号２０３の周波数スペクトルを示す。信号２１２はノイズ信号２１１をノイズ信号２１０と同等になるよう適応フィルタ部１６で補正した複製ノイズ信号である。

【0065】

ノイズ除去部１７は受信回路１２の出力信号２０１から適応フィルタ１６の出力信号２１２を差し引くことで、ノイズ成分を除去する。

【0066】

図４（ｄ）はノイズ除去部１７の出力信号２０４の周波数スペクトルを示す。信号２１４はノイズ信号２１０からノイズ信号２１２を差し引いたノイズ残差信号である。信号２１３はノイズ除去後の所望する放送波信号である。

【0067】

復調部２０はノイズ除去後の所望の放送波信号２１３を復調して、ノイズの影響を除去した音声等を復調する。

【0068】

帯域制限部２１はノイズ除去部１７の出力信号２０４に対して、主たるノイズの周波数間隔に応じて、所望の放送波から一定の帯域のみを切り出した信号を出力する。なお、主たるノイズの周波数間隔が既知の場合は、取得する帯域を固定してもよい。

【0069】

図４（ｅ）は、帯域制限部２１の出力信号２０５の周波数スペクトルを示す。信号２１５は帯域制限の信号２０５に含まれる放送波である。信号２１６は所望の周波数帯域のみを切り出したノイズ残差信号である。信号２１７は元のノイズ信号のレベルが低い周波数帯域におけるノイズ残差信号である。

【0070】

係数更新部２２は帯域制限部２１のノイズ残差信号２１６を、小さくするように、望ましくは最小とするよう適応フィルタ１６の係数の更新を行う。また、主たるノイズの周波数間隔に応じて、適応フィルタ１６のフィルタ次数を調整する。なお、主たるノイズの周波数間隔が既知の場合は、適応フィルタ１６のフィルタ次数を固定してもよい。適応フィルタの係数更新にはLMS等のアルゴリズムが用いられるが、その他のアルゴリズムを使用してもよい。

【0071】

図４（ｆ）は、係数更新部２２によって制御される適応フィルタ１６の周波数特性を示す。実線で示す２１８は今回の構成における適応フィルタ部１６の周波数特性である。残差信号２１７の部分について、ノイズ成分のパワーが低いため、相対的にノイズフロアのパワーが大きくなるため、適応に影響が生じるが、帯域制限部２１で帯域幅を制限し、適応フィルタ部１６のフィルタ次数をそれに応じた値に制限することでこの影響を抑えることができる。

【0072】

一方、図４（ｆ）中の点線２１９は、帯域制限部２１および係数更新部２２のフィルタ次数調整が無い場合の適応フィルタ部１６の周波数特性である。残差信号２１７の部分について、ノイズ成分のパワーが低いため、相対的にノイズフロアのパワーが大きくなり、特性にずれが生じる。

【0073】

図４（ｇ）は帯域制限部２１および係数更新部２２のフィルタ次数調整が無い場合の適応フィルタ１６の出力信号２０７の周波数スペクトルを示す。信号２２０は補正後のノイズ信号であり、信号２２１は２１７の特性ずれの影響により過少に補正されたノイズ信号である。

【0074】

図４（ｈ）は帯域制限部２１および係数更新部１９のフィルタ次数調整が無い場合のノイズ除去部１７の出力信号２０８の周波数スペクトルを示す。信号２２２は所望の放送波である。信号２２３はノイズ残差信号である。信号２２４は信号２２１のレベルずれにより、ノイズが十分に抑圧できなかったノイズ信号である。

【0075】

復調部２０は所望の放送波２２２を復調するが、ノイズ信号２２４の影響を十分除去できないこととなる。

【0076】

以上のように、本実施形態に係る構成によれば、ノイズ信号の周波数スペクトルのパワー変動の影響を抑えて安定したノイズ抑圧動作を行うことができる。

【0077】

（第３の実施の形態）
図５は、本発明の第３の実施の形態である放送受信システム３の構成図である。放送受信システム２はアンテナ１１、アンテナ１３、ノイズ除去装置３００から構成される。放送受信システム２は電気自動車やハイブリッド車などモータ駆動される車両に搭載される。例えば、ＡＭラジオやＦＭラジオ等の放送受信システムである。

【0078】

アンテナ１１及びアンテナ１２に関しては、第１の実施の形態ですでに説明した通りである。

【0079】

アンテナ１１及びアンテナ１３で受信された信号はノイズ除去装置３００に入力される。ノイズ除去装置３００は、受信回路１２、受信回路１４、放送波検出部１５、適応フィルタ１６、ノイズ除去部１７、帯域制限部２１、放送除去部１８、係数更新部２２、復調部２０から構成される。

【0080】

受信回路１２、受信回路１４、放送波検出部１５、適応フィルタ１６、ノイズ除去部１７、放送除去部１８、復調部２０の機能は第1の実施の形態ですでに説明した通りである。帯域制限部２１、係数更新部２２の機能は第2の実施の形態で説明した通りである。

【0081】

放送受信システム３が行う放送波信号処理の復調処理は、第1の実施の形態の放送受信システム１が行う放送波除去処理を行った信号に対して、第2の実施の形態の放送受信システム２で行う帯域制限処理を施し、その結果に基づいて適応フィルタ１６の係数及び次数を制御するものである。

【0082】

この構成により、ノイズ受信を目的とするアンテナ１３への放送波が漏れこみ、混入したとしても、その影響を受けずに安定したノイズ除去ができると共に、ノイズ信号の周波数スペクトルのパワー変動の影響を抑えて安定したノイズ除去ができる。

【符号の説明】

【0083】

１、２、３ 放送受信システム
１１、１３ アンテナ
１２、１４ 受信回路
１５ 放送波検出部
１６ 適応フィルタ部
１７ ノイズ除去部
１８ 放送除去部
１９、２２ 係数更新部
２０ 復調部
２１ 帯域制限部
１００、２００、３００ ノイズ除去装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】