專利名稱：噪聲消除器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于消除輸入信號(hào)中所包含的噪聲的噪聲消除器，更具體地說(shuō)，涉及包括在FM(調(diào)頻)接收器裝置中用于消除FM接收信號(hào)中包含的噪聲的噪聲消除器。
背景技術(shù)：
在車載FM接收裝置中，接收到的FM信號(hào)具有脈沖噪聲，如疊加在其上的點(diǎn)火噪聲，因此，為了消除FM接收信號(hào)中包含的這樣的脈沖噪聲，提供了一種噪聲消除器。
對(duì)于傳統(tǒng)的噪聲消除器，當(dāng)接收到具有如圖6A所示疊加于其上的脈沖噪聲的復(fù)合信號(hào)時(shí)，通過(guò)使所述復(fù)合信號(hào)通過(guò)一個(gè)HPF(高通濾波器)來(lái)檢測(cè)脈沖噪聲。當(dāng)HPF檢測(cè)到脈沖噪聲時(shí)，產(chǎn)生如圖6B所示的一個(gè)脈沖噪聲檢測(cè)信號(hào)。當(dāng)該脈沖噪聲檢測(cè)信號(hào)送到一個(gè)積分器時(shí)，該積分器產(chǎn)生如圖6C所示的輸出。
具體地，當(dāng)積分器獲得脈沖噪聲檢測(cè)信號(hào)時(shí)，該積分器中包含的電容器被充電，使得積分器的輸出高于一個(gè)閾值。當(dāng)積分器的輸出以這種方式變得高于一個(gè)預(yù)定閾值時(shí)，積分器被以某種方式控制，使得所述電容器放電，從而逐漸降低積分器的輸出。通過(guò)比較該積分器的輸出與預(yù)定閾值，產(chǎn)生一個(gè)門控信號(hào)。利用該門控信號(hào)控制用于消除脈沖噪聲的門電路的操作。
這樣，當(dāng)積分器的輸出如圖6C所示時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)脈沖檢測(cè)信號(hào)，并且在積分器的輸出高于閾值期間，所述門控信號(hào)保持高電平。所述門電路執(zhí)行信號(hào)處理，使得所述復(fù)合信號(hào)的信號(hào)電平保持在發(fā)生脈沖噪聲之前一個(gè)的信號(hào)電平。結(jié)果，在如圖6D所示將脈沖噪聲消除后，所述復(fù)合信號(hào)被輸出。
但是，在通過(guò)如圖6A-6D所示的操作消除脈沖噪聲的噪聲消除器中，門電路保持脈沖噪聲發(fā)生之前一刻的信號(hào)電平，而不考慮接收信號(hào)的狀態(tài)。這會(huì)引起接收信號(hào)的失真，導(dǎo)致由此再現(xiàn)的聲音質(zhì)量不能令人滿意。
順便提及，日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No.H8-56168提出一種FM接收器裝置，其根據(jù)接收的狀態(tài)切換濾波器，其中保持接收信號(hào)的信號(hào)電平以消除脈沖噪聲的門周期是變化的，從而獲得脈沖噪聲的適當(dāng)?shù)南?。但是，該方法與圖6A-6D所示的方法也沒(méi)有區(qū)別，因?yàn)樵撁}沖噪聲是通過(guò)將信號(hào)電平保持在發(fā)生脈沖噪聲之前一刻的信號(hào)電平來(lái)消除的，從而造成接收信號(hào)的失真。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種噪聲消除器，其根據(jù)消除脈沖噪聲之后接收信號(hào)的狀態(tài)執(zhí)行插值。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，如權(quán)利要求1所述，一種噪聲消除器包含一個(gè)脈沖位置判斷部件，用于檢測(cè)疊加在輸入信號(hào)上的脈沖噪聲，并將由脈沖位置判斷部件檢測(cè)到的脈沖噪聲從輸入信號(hào)中刪除。該噪聲消除器備有狀態(tài)計(jì)算部件，用于估算輸入信號(hào)的狀態(tài)；插值寬度計(jì)算部件，其根據(jù)狀態(tài)計(jì)算部件估算的輸入信號(hào)狀態(tài)，設(shè)置一個(gè)插值寬度，在該插值寬度上消除脈沖噪聲并執(zhí)行插值；以及脈沖噪聲減少部件，用于處理所述插值寬度內(nèi)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)，其中插值寬度的中心位于脈沖位置判斷部件從輸入信號(hào)中檢測(cè)到脈沖噪聲的數(shù)據(jù)位置，從而消除脈沖噪聲并執(zhí)行插值，然后將經(jīng)過(guò)處理的輸入信號(hào)輸出。


圖1是表示包含根據(jù)本發(fā)明的噪聲消除器的FM接收器的內(nèi)部配置的框圖；圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的噪聲消除器的內(nèi)部配置的框圖；圖3是表示為實(shí)現(xiàn)校正而執(zhí)行的操作的圖；圖4A-4C是表示如何校正無(wú)聲狀態(tài)的調(diào)制信號(hào)的圖；圖5A-5C是表示如何校正3kHz正弦波調(diào)制信號(hào)的圖；圖6A-6D示出表示傳統(tǒng)噪聲消除器的操作的各種信號(hào)。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。圖1是表示包含根據(jù)本發(fā)明的噪聲消除器的FM接收器的內(nèi)部配置的框圖，圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的噪聲消除器的內(nèi)部配置的框圖。
圖1所示FM接收器裝置包括天線1，用于接收廣播信號(hào)；前端部分(FE)2，用于從天線1接收的廣播信號(hào)中選擇期望頻道頻率的FM接收信號(hào)，并將其進(jìn)行RF(射頻)放大；中頻放大部分(IF)3，用于將FE2選擇的FM接收信號(hào)轉(zhuǎn)換為10.7MHz的中頻，并放大；檢測(cè)部件4，用于通過(guò)檢測(cè)經(jīng)IF3進(jìn)行頻率變換的FM接收信號(hào)來(lái)提取調(diào)制信號(hào)；噪聲消除器(NC)5，用于消除疊加在通過(guò)檢測(cè)部件4檢測(cè)而獲得的調(diào)制信號(hào)上的噪聲；多路復(fù)用器(MPX)6，用于將經(jīng)過(guò)NC5消除噪聲的調(diào)制信號(hào)分為送到左右揚(yáng)聲器7和8的音頻信號(hào)；和左右揚(yáng)聲器7和8，用于產(chǎn)生聲音。
當(dāng)由FE2從天線1接收的廣播信號(hào)中選擇了期望頻道頻率的FM接收信號(hào)時(shí)，在IF3中，所選擇的FM接收信號(hào)與局部振蕩信號(hào)混合，從而被轉(zhuǎn)換為中頻。然后，在檢測(cè)部件4中，轉(zhuǎn)換為中頻的FM接收信號(hào)用某種檢測(cè)方法被檢測(cè)，如，基于鎖相環(huán)的方法，以獲得調(diào)制信號(hào)。此外，在檢測(cè)部件4中，調(diào)制信號(hào)被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。該調(diào)制信號(hào)然后被送到NC5，在此處檢測(cè)并消除疊加在調(diào)制信號(hào)上的噪聲。經(jīng)過(guò)這樣消除噪聲的調(diào)制信號(hào)被送到MPX6，其處理調(diào)制信號(hào)中所包含的主要和次要頻道信號(hào)，以便將其分為送到左右揚(yáng)聲器7和8的音頻信號(hào)，然后將這些音頻信號(hào)送到左右揚(yáng)聲器7和8。
下面描述該FM接收器裝置中包含的NC5。圖2所示NC5包括脈沖位置判斷部件51，用于檢測(cè)疊加在從檢測(cè)部件4獲得的調(diào)制信號(hào)上的脈沖噪聲；模式計(jì)算部件52，用于估算所述調(diào)制信號(hào)的狀態(tài)；插值寬度計(jì)算部件53，用于根據(jù)模式計(jì)算部件52估算的調(diào)制信號(hào)的狀態(tài)設(shè)置插值寬度，在該插值寬度內(nèi)，在檢測(cè)到脈沖噪聲的位置附近執(zhí)行插值；以及脈沖噪聲減小部件54，用于消除由脈沖位置判斷部件檢測(cè)到的噪聲，并在消除所述脈沖噪聲后執(zhí)行插值。
當(dāng)離散數(shù)字信號(hào)形式的調(diào)制信號(hào)被送到NC5時(shí)，脈沖位置判斷部件51檢測(cè)噪聲疊加在調(diào)制信號(hào)上的位置。此處，例如，調(diào)制信號(hào)首先用高通濾波器濾波，然后用絕對(duì)值電路形成為一個(gè)絕對(duì)值。這樣形成為絕對(duì)值的調(diào)制信號(hào)再通過(guò)一個(gè)限幅電路，使得其中幅度特別大的部分被消除，然后再送到時(shí)間平均電路計(jì)算時(shí)間平均值。然后，形成為絕對(duì)值的調(diào)制信號(hào)的信號(hào)電平與該時(shí)間平均值比較，如果信號(hào)電平比時(shí)間平均值高很多，就認(rèn)為發(fā)生了脈沖噪聲，且其位置也被檢測(cè)到。
順便提及，本發(fā)明的發(fā)明人在例如日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No.2001-102944，題目為“Noise Detection Apparatus in a radio Receiver”中提出了脈沖位置檢測(cè)部件51的細(xì)節(jié)。在所討論的實(shí)施例中，假設(shè)噪聲位置判斷部件是基于日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No.2001-102944中的噪聲檢測(cè)裝置的。但是，顯然脈沖位置判斷部件可以以任何其它方式配置。
在模式計(jì)算部件52中，首先，送到其中的調(diào)制信號(hào)被平方以形成平方值，并測(cè)量預(yù)定周期中調(diào)制信號(hào)的幅度。測(cè)量的調(diào)制信號(hào)幅度與一個(gè)預(yù)定閾值相比，如果所述幅度在該預(yù)定周期中保持低于所述預(yù)定閾值，則認(rèn)為調(diào)制信號(hào)大體為無(wú)聲狀態(tài)。如果認(rèn)為調(diào)制信號(hào)為無(wú)聲狀態(tài)，則計(jì)算在所述預(yù)定周期中由HPF從調(diào)制信號(hào)濾波的高頻分量與調(diào)制信號(hào)的全部分量的比值，如果計(jì)算的比值大于預(yù)定閾值，則判斷該調(diào)制信號(hào)包含較大比例的高頻分量。
這樣，在模式計(jì)算部件52中，首先檢測(cè)輸入的調(diào)制信號(hào)是否為第一模式，即，大體在無(wú)聲狀態(tài)。然后，如果發(fā)現(xiàn)輸入的調(diào)制信號(hào)不在第一模式，則檢測(cè)其是否在第二模式或第三模式，在第二模式中，其包含較低比例的高頻分量，在第三模式，其包含較高比例的高頻分量。這樣，模式計(jì)算部件52就區(qū)分了三種模式，即，第一到第三模式。
區(qū)分了三種模式之后，模式計(jì)算部件52將判斷的模式通知插值寬度計(jì)算部件53。插值寬度計(jì)算部件53設(shè)置要在其上消除噪聲的插值寬度，即，當(dāng)檢測(cè)到噪聲時(shí)，其設(shè)置消除脈沖噪聲后要在其上執(zhí)行插值以進(jìn)行波形整形的時(shí)間間隔。此處，如果模式計(jì)算部件52判斷為第一模式，則插值寬度被設(shè)置為最長(zhǎng)，如果模式計(jì)算部件52判斷為第三模式，則插值寬度被設(shè)置為最短。
此外，在脈沖減小部件54中，為了消除在執(zhí)行插值以消除脈沖噪聲的部分與沒(méi)有執(zhí)行插值的剩余部分之間的不連貫，對(duì)調(diào)制信號(hào)執(zhí)行LPF(低通濾波器)處理。此處用LPF處理的截止頻率根據(jù)模式設(shè)定。具體地，截止頻率在第一模式設(shè)置的最低，在第三模式設(shè)置的最高。
然后，由脈沖位置判斷部件51檢測(cè)脈沖噪聲疊加的數(shù)據(jù)位置，并且在檢測(cè)到的脈沖噪聲疊加的數(shù)據(jù)位置由插值寬度計(jì)算部件53設(shè)置的插值寬度被送到脈沖噪聲減小部件54。然后，通過(guò)利用插值寬度之前和之后的數(shù)據(jù)執(zhí)行線性插值，插值寬度的中心位于脈沖噪聲疊加的數(shù)據(jù)位置，從而確定插值寬度內(nèi)每個(gè)數(shù)據(jù)位置的數(shù)據(jù)。
例如，如圖3所示，假設(shè)在數(shù)據(jù)位置Y3檢測(cè)到脈沖噪聲，且判斷為第三模式，則插值寬度內(nèi)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)被設(shè)置為5。此外，令各個(gè)數(shù)據(jù)位置Y1-Y5的信號(hào)電平為y1-y5，令插值寬度之前一刻的數(shù)據(jù)位置Xa的信號(hào)電平為xa，令插值寬度之后一刻的數(shù)據(jù)位置Xb的信號(hào)電平為xb。則插值寬度內(nèi)各個(gè)數(shù)據(jù)位置Y1-Y5的信號(hào)電平y(tǒng)1-y5如下設(shè)置y1＝(xb-xa)/6+xay2＝2×(xb-xa)/6+xay3＝3×(xb-xa)/6+xay4＝4×(xb-xa)/6+xay5＝5×(xb-xa)/6+xa圖4A-4C和圖5A-5C分別示出該脈沖消除方法在無(wú)聲狀態(tài)中如何執(zhí)行，并且正弦波的頻率為3kHz。圖4A和5A示出其上疊加了脈沖噪聲的調(diào)制信號(hào)，圖4B和5B示出插值寬度內(nèi)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)設(shè)置為5時(shí)，經(jīng)過(guò)插值后的調(diào)制信號(hào)，圖4C和5C示出插值寬度內(nèi)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)設(shè)置為10時(shí)，經(jīng)過(guò)插值后的調(diào)制信號(hào)。圖4A-4C和圖5A-5C示出插值寬度不同時(shí)，插值執(zhí)行的不同。
當(dāng)如圖4A所示脈沖噪聲疊加在無(wú)聲狀態(tài)(第一模式)中的調(diào)制信號(hào)上時(shí)，如果插值寬度內(nèi)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)設(shè)置為5，則經(jīng)過(guò)插值后，脈沖噪聲沒(méi)有完全從調(diào)制信號(hào)中消除，如圖4B所示，仍然有一部分沒(méi)有矯正的脈沖噪聲。在該情況下，通過(guò)將插值寬度內(nèi)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)增加到10，可以完全消除脈沖噪聲，并將消除了脈沖噪聲和執(zhí)行了插值的部分恢復(fù)到無(wú)聲狀態(tài)，如圖4C所示。
另一方面，當(dāng)脈沖噪聲疊加在調(diào)制信號(hào)上，且調(diào)制信號(hào)為3kHz的正弦波時(shí)(如圖5A所示)，如果插值寬度內(nèi)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)設(shè)置為10，則經(jīng)過(guò)插值和消除脈沖噪聲后的調(diào)制信號(hào)以失真的波形被輸出，如圖5C所示。在該情況下，通過(guò)減少插值寬度范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為5，可以完全消除脈沖噪聲，并將消除了脈沖噪聲和執(zhí)行了插值的部分恢復(fù)到接近于3kHz的正弦波，如圖4C所示。
這樣，調(diào)制信號(hào)包含的高頻分量的比例越高，為實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)牟逯邓枰牟逯祵挾染驮蕉獭＿@樣，在脈沖噪聲減少部件54中，消除脈沖噪聲并執(zhí)行插值；然后通過(guò)利用LPF處理，消除了插值和未插值部分之間的不連貫。結(jié)果，脈沖噪聲減少部件54輸出的調(diào)制信號(hào)中的脈沖噪聲得益減少，且由于矯正使得失真得以減輕。
在本實(shí)施例中，模式計(jì)算部件區(qū)分三種模式，即第一-第三模式，其中，調(diào)制信號(hào)在無(wú)聲狀態(tài)，分別包含的低比例的高頻分量，和包含高比例的高頻分量。但是，還可以利用多種濾波器以更精確區(qū)分調(diào)制信號(hào)的不同狀態(tài)。在該情況下，通過(guò)設(shè)置每種狀態(tài)的最優(yōu)插值寬度，可以通過(guò)插值減輕發(fā)生在調(diào)制信號(hào)中的失真。插值可以通過(guò)線性插值之外的任何其它方式實(shí)現(xiàn)，但線性插值簡(jiǎn)單。也可以不在檢測(cè)器部件中將調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，而在被轉(zhuǎn)換為中頻后再轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便在IF級(jí)之后的電路塊中對(duì)其進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。
工業(yè)應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明，可以根據(jù)輸入信號(hào)的狀態(tài)調(diào)整在其上執(zhí)行插值的插值寬度。這使得在不同狀態(tài)可以執(zhí)行最優(yōu)插值。這有助于通過(guò)插值減輕輸入信號(hào)波形的失真，并獲得自然波形。在無(wú)聲狀態(tài)或接近無(wú)聲狀態(tài)，通過(guò)增加插值寬度，可以防止遺留未矯正的疊加噪聲部分。另一方面，當(dāng)高頻分量比例高時(shí)，通過(guò)減小插值寬度，可以減輕插值后波形的失真。此外，通過(guò)在插值后對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行LPF處理，可以減輕插值和未插值部分之間的不連貫。
權(quán)利要求
1.一種噪聲消除器，包括一個(gè)脈沖位置判斷部件，用于檢測(cè)疊加在音頻信號(hào)上的脈沖噪聲，該噪聲消除器從輸入信號(hào)中消除由脈沖位置判斷部件檢測(cè)到的脈沖噪聲，包括狀態(tài)計(jì)算部件，用于估算音頻信號(hào)的狀態(tài)；插值寬度計(jì)算部件，用于根據(jù)狀態(tài)計(jì)算部件估算的音頻信號(hào)狀態(tài)設(shè)置插值寬度，該插值寬度指示消除脈沖噪聲和執(zhí)行插值的數(shù)據(jù)位置；和脈沖噪聲減少部件，用于處理插值寬度設(shè)置部件設(shè)置的插值寬度內(nèi)存在的數(shù)據(jù)，其中插值寬度的中心位于脈沖位置判斷部件從音頻信號(hào)中檢測(cè)到脈沖噪聲的數(shù)據(jù)位置，從而消除脈沖噪聲，并執(zhí)行插值，然后輸出經(jīng)過(guò)處理的音頻信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噪聲消除器，其中，在插值寬度計(jì)算部件中，如果由狀態(tài)計(jì)算部件判斷出音頻信號(hào)接近無(wú)聲狀態(tài)，則將插值寬度設(shè)置為最長(zhǎng)，和由狀態(tài)計(jì)算部件判斷出音頻信號(hào)包含的高頻分量的比例越高，則插值寬度設(shè)置的越短。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噪聲消除器，其中，在狀態(tài)計(jì)算部件中，首先檢查音頻信號(hào)是否處于無(wú)聲狀態(tài)，然后檢查音頻信號(hào)是否包含高比例的高頻分量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噪聲消除器，其中，在脈沖噪聲減小部件中，經(jīng)過(guò)插值的音頻信號(hào)進(jìn)一步用低通濾波器濾波。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的噪聲消除器，其中，在插值寬度計(jì)算部件中，由狀態(tài)計(jì)算部件判斷出音頻信號(hào)包含的高頻分量的比例越高，在將音頻信號(hào)送到脈沖噪聲減小部件前，將低通濾波器的截至頻率設(shè)置的越高。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噪聲消除器，其中，在脈沖噪聲減小部件中，經(jīng)過(guò)插值的音頻信號(hào)進(jìn)一步用低通濾波器濾波。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的噪聲消除器，其中，在插值寬度計(jì)算部件中，由狀態(tài)計(jì)算部件判斷出音頻信號(hào)包含的高頻分量的比例越高，在將音頻信號(hào)送到脈沖噪聲減小部件前，將低通濾波器的截至頻率設(shè)置的越高。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噪聲消除器，其中，在狀態(tài)計(jì)算部件中，首先檢查音頻信號(hào)是否處于無(wú)聲狀態(tài)，然后檢查音頻信號(hào)是否包含高比例的高頻分量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的噪聲消除器，其中，在脈沖噪聲減小部件中，經(jīng)過(guò)插值的音頻信號(hào)進(jìn)一步用低通濾波器濾波。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噪聲消除器，其中，在插值寬度計(jì)算部件中，由狀態(tài)計(jì)算部件判斷出音頻信號(hào)包含的高頻分量的比例越高，在將音頻信號(hào)送到脈沖噪聲減小部件前，將低通濾波器的截至頻率設(shè)置的越高。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噪聲消除器，其中，在脈沖噪聲減小部件中，經(jīng)過(guò)插值的音頻信號(hào)進(jìn)一步用低通濾波器濾波。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的噪聲消除器，其中，在插值寬度計(jì)算部件中，由狀態(tài)計(jì)算部件判斷出音頻信號(hào)包含的高頻分量的比例越高，在將音頻信號(hào)送到脈沖噪聲減小部件前，將低通濾波器的截至頻率設(shè)置的越高。
全文摘要
如果模式判斷部件(52)判斷出輸入調(diào)制信號(hào)基本上為無(wú)聲狀態(tài)，則由插值寬度計(jì)算部件(53)確定的插值寬度增加，而如果模式判斷部件(52)判斷出輸入調(diào)制信號(hào)包含大量高頻分量，則由插值寬度計(jì)算部件(53)確定的插值寬度減小。
文檔編號(hào)G10L21/02GK1528053SQ0281413
公開(kāi)日2004年9月8日 申請(qǐng)日期2002年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月13日
發(fā)明者平正明 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社