噪声消除器

摘要

本发明的目的在于提供一种高精度再现原信号的波形的噪声消除器。构成一种噪声消除器，其包括：对接收信号中的含有噪声的区间进行向前线性预测的向前线性预测处理部(155)、对上述区间进行向后线性预测的向后线性预测处理部(156)、以及信号生成部(157)，其根据向前线性预测所求出的向前线性预测值与向后线性预测所求出的向后线性预测值，生成作为置换上述区间的信号的置换信号。

权利要求

1.一种噪声消除器，其特征在于，包括：

对接收信号中的含有噪声的区间进行向前线性预测的向前线性预测处理部；

对所述含有噪声的区间进行向后线性预测的向后线性预测处理部；以及信号生成部，其根据所述向前线性预测所求出的向前线性预测值与所述向后线性预测所求出的向后线性预测值，生成作为置换所述含有噪声的区间的信号的置换信号。

2.如权利要求1所述的噪声消除器，其特征在于，所述信号生成部，通过以给定的内分比对所述向前线性预测值与所述向后线性预测值进行内分，来求出所述置换信号。

3.如权利要求2所述的噪声消除器，其特征在于，所述内分比被设为相对所述接收信号的时间轴成1次函数的关系。

4.如权利要求2所述的噪声消除器，其特征在于，所述内分比被设为相对所述接收信号的时间轴成3次函数的关系。

5.如权利要求1所述的噪声消除器，其特征在于，还具有缓冲存储器，其保存包含有用来生成向前线性预测值的根据值与生成所述向后线性预测值的根据值的所述接收信号。

6.如权利要求5所述的噪声消除器，其特征在于，所述缓冲存储器中以由给定的数据大小所构成的数据块单位，获取所述接收信号，在所述缓冲存储器中一并保存包含有在时间上前或后连续的所述接收信号的多个数据块。

7.如权利要求1所述的噪声消除器，其特征在于，还具有输出切换控制部，其根据作为表示所述信号中是否含有噪声的信号的噪声检测信号，控制是否进行所述区间的信号的基于所述置换信号的置换。

8.如权利要求1所述的噪声消除器，其特征在于，所述向前线性预测或所述向后线性预测中的线性预测系数，通过Levinson-Durbin的归纳法或Yule-Walker的方程式求出。

9.如权利要求1所述的噪声消除器，其特征在于，还具有线性预测系数计算部，其根据给定时间区间内的抽样值，求出所述向前线性预测或所述向后线性预测中的一组线性预测系数，所述信号生成部，根据由基于所述线性预测系数的所述向前线性预测所求出的向前线性预测值，以及由基于所述线性预测系数的所述向后线性预测所求出的向后线性预测值，生成对成为所述时间区间内的置换对象的多个包含有所述噪声的区间的信号进行置换的置换信号。

说明书

噪声消除器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种噪声消除器(noise canceller)，特别是一种能够高精度再现原来信号的波形的技术。

背景技术

[0002] 专利文献1中，公开了一种噪声消除器，其具有从接收信号中检测出脉冲噪声的脉冲噪声检测电路、将所检测出的脉冲噪声峰值保持，并在该值为给定阈值以上的情况下产生给定时间选通(gate)控制信号的选通控制电路、以及在选通控制信号产生中选通接收信号并去除脉冲噪声的选通电路(gate circuit)，对应于脉冲噪声的检测，将从脉冲噪声检测电路到门控制电路的传送线路切断。另外，专利文献2中公开了一种通过将重叠有噪声的部分，置换成进行向前线性预测所预测出的信号，来抑制FM接收机的音质下降的技术。

[0003] 在如上所述通过向前线性预测来预测信号的情况下，用作向前线性预测的根据的值(以下称作根据值)与所预测的值(以下称作向前线性预测值)之间的时间差越大，误差就越大。例如，图9中，通过将如图所示的接收信号的波形(图中通过实线所表示的波形)中，包含有噪声的t1～t2的区间中的信号，置换成通过基于根据值x1、x2，…，xM的向前线性预测所预测出的向前线性预测值XM+1，XM+2，…，XM+N所求出的信号(图中通过虚线所表示的信号)，来再现出没有混入噪声的情况下的信号(以下称作原信号)的情况下，越接近t2，根据值与向前线性预测值之间的误差就越扩大，在t2的附近，通过向前线性预测值所预测出的再生信号的波形变得显著偏离原信号。这里，这样的偏离例如使得AM接收机的再生音质降低。

[0004] 【专利文献1】特开平6—112853号公报

[0005] 【专利文献2】特开2000—278153号公报

发明内容

[0006] 本发明鉴于这样的问题，目的在于提供一种能够高精度再现原信号的波形的噪声消除器。

[0007] 用来实现上述目的的本发明中的主要发明，是一种噪声消除器，具有：对接收信号中的含有噪声的区间进行向前线性预测的向前线性预测处理部、对上述区间进行向后线性预测的向后线性预测处理部、以及根据上述向前线性预测所求出的向前线性预测值与上述向后线性预测所求出的向后线性预测值，生成作为置换上述含有噪声的区间的信号的置换信号的信号生成部。

[0008] 这样，本发明的噪声消除器，由于通过向前线性预测与向后线性预测双方来预测信号，因此能够高精度再现原信号的波形，从而能够提高例如接收机的再生音的音质。 [0009] 通过本发明能够高精度再现原信号的波形。

[0010] 附图说明

[0011] 图1为表示本发明的一实施方式的车载用FM广播接收机1的方框构成的图。 [0012] 图2为表示本发明的一实施方式的噪声检测电路14的方框构成的图。

[0013] 图3为表示从本发明的一实施方式的噪声检测电路14的各个部分所输出的信号的波形的图。

[0014] 图4为表示本发明的一实施方式的噪声消除器15的方框构成的图。

[0015] 图5为表示用来说明本发明的一实施方式的噪声消除器15的动作的包含有噪声的信号之一例的图。

[0016] 图6A为表示根据本发明的一实施方式的向前线性预测值与向后线性预测值生成置换信号时的内分比c1∶c2之一例的图。

[0017] 图6B为表示根据本发明的一实施方式的向前线性预测值与向后线性预测值生成置换信号时的内分比c1∶c2之一例的图。

[0018] 图7为说明本发明的一实施方式的噪声消除器15的具体动作的流程图。

[0019] 图8为说明本发明的一实施方式的线性预测系数的计算处理的流程图。

[0020] 图9为说明基于向前线性预测的预测误差的扩大的图。

[0021] 图中：11—FE电路、12—IF电路，13—检波电路，14—噪声检测电路，15—噪声消除器，16—AF电路，151—缓冲存储器，152—缓冲存储器，153—窗函数处理部，154—线性预测系数计算部，155—向前线性预测处理部，156—向后线性预测处理部，157—信号生成部，159—输出切换控制部。

具体实施方式

[0022] 以下对本发明的实施方式进行详细说明。图1中示出了作为本发明的一实施方式进行说明的车载用AM广播接收机1的方框构成。AM广播接收机1具有接收AM广播的电波的天线10、包含有调谐电路以及高频放大电路的前端(FE)电路11、包含有中频放大电路的IF电路12、进行AM检波的检波电路13、检测出成为消除对象的噪声的有无的噪声检测电路14、噪声消除器15、包含有低频放大电路的AF电路6、以及输出声音的扬声器17。 [0023] 图2中示出了上述AM广播接收机1中的噪声检测电路14的方框构成。噪声检测电路14，具有：高通滤波器(HPF)141、全波整流电路142、限幅电路(1imiter circuit)143、低通滤波器(LPF)144、放大器145、以及比较器146。图3(a)为高通滤波器(HPF)141的输入信号，也即IF电路12所输出并输入给噪声检测电路14的信号的波形之一例。该信号中，区间t1～t2中含有较大的噪声。

[0024] 图3(b)为图3(a)中所示的信号通过了高通滤波器(HPF)141之后的波形，图3(c)为通过了全波整流电路142之后的波形。从全波整流电路142所输出的信号，输入给限幅电路143。限幅电路143中，将预先所设定的阈值以上的成分切割(cut)，得到图3(d)中所示的波形构成的信号。图3(d)中所示的波形进一步通过低通滤波(LPF)144，整形为如图3(e)所示的波形，进而通过放大器145以不超过图3(c)的 信号电平的放大率进行放大，得到图3(f)所示的波形所构成的信号。

[0025] 比较器146将全波整流电路142所输入的图3(c)中所示的信号，与放大器145所输入的图3(f)中所示的信号进行比较，生成如果如图3(c)中所示的信号大于图3(f)中所示的信号，则变为“1”，如果图3(c)中所示的信号为图3(f)中所示的信号以下，则变为“0”的例如图3(g)中所示的数字信号(另外，也可以采用输出如果图3(c)中所示的信号大于图3(f)中所示的信号，则变为“0”，如果图3(c)中所示的信号为图3(f)中所示的信号以下，则变为“1”的数字信号的构成)。通过这样，从噪声检测电路14输出表示从IF电路12所输入的信号中是否含有给定大小的噪声的信号(以下称作噪声检测信号)。

[0026] 图4中示出了上述AM广播接收机1中的噪声消除器15的方框构成。噪声消除器15具有：存储检波电路13所输出的信号的缓冲存储器(buffer)151(第1缓冲存储器)、存储噪声检测电路14所输出的噪声检测信号的缓冲存储器152(第2缓冲存储器)、进行关于窗函数(Window Function)的处理的窗函数处理部153、计算出线性预测系数的线性预测计算部154、进行关于向前线性预测的处理的向前线性预测处理部155、进行关于向后线性预测的处理的向后线性预测处理部156、信号生成部157、以及输出切换控制部159。另外，噪声消除器15例如使用DSP(Digital SignalProcessor)构成。

[0027] 噪声消除器15，通过将检波电路13所输出的信号中含有噪声的区间的信号，置换成根据进行向前线性预测所得到的向前线性预测值，与进行向后线性预测所得到的向后线性预测值所生成的信号(以下称作置换信号)，来去除噪声(消除)。图5为用来说明噪声消除器15的动作的含有噪声的信号的波形(图中通过实线所表示的波形)之一例。该信号中t1～t2的区间中含有噪声。噪声消除器15，从该信号中抽样出用于向前线性预测的根据值x1，x2，…，XM，通过将所抽样出的根据值x1，x2，…，XM代入下式(1)，求出N个向前线性预测值yM+1，yM+2，…，yM+N。

[0028] (i＝1，2，…，N)

[0029] 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…(1)

[0030] 另外，噪声消除器15，从上述信号中抽样出用于向后线性预测的根据值X2M+N，X2M+N-1，…，XM+N+1，通过将所抽样出的根据值X2M+N，X2M+N-1，…，XM+N+1代入下式(2)，求出N个向后线性预测值zM+N，zM+N-1，…，zM+1。

[0031] (i＝N，N—1，…，1)

[0032] …(2)

[0033] 另外，式(1)中在M—i+1<1，也即i>M时，设1项目的总和(∑)的值为0，另外，在M—i+2>M，也即i＝1时，设2项目的总和(∑)的值为0。另外，式(2)中在M—i+1<1，也即i>M时，设1项目的总和(∑)的值为0，另外，在M—i+2>M，也即i＝1时，设2项目的总和(∑)的值为0。另外，式(1)、式(2)中的线性预测系数ak[M]，能够通过根据对缓冲存储器151中所存储的信号使用(相乘)适于缓冲存储器大小的窗函数所得到的数据，例如使用Levinson-Durbin的归纳法或Yule-Walker的方程式来求出。

[0034] 接下来，噪声消除器15，根据进行向前线性预测所得到的向前线性预测值yM+1，yM+2，…，yM+N与进行向后线性预测所得到的向后线性预测值ZM+N，ZM+N-1，…，zM+1生成置换上述插入区间的信号的上述置换信号。这里置换信号的生成，例如将通过下式(3)以给定的内分比c1：c2(c1，c2>0)所内分的值XM+i(i＝1，2，…，N)，设为置换信号而进行。图5中示出了这样所生成的置换信号之一例(图5的虚线部分所示的波形)。

[0035] (i＝1，2，…，N)…(3)

[0036] 内分比c1：c2，被设为平滑连接向前线性预测值与向后线性预测值的值。例如，内分比c1：c2可以如图6A所示，将c1与c2的关系设为相对原信号的时间轴为1次函数的关系。另外，内分比c1：c2还可以如图6B所示那样，将c1与c2的关系设为相对原信号的时间轴为3次函数的关系。通过像这样将内分比c1：c2设为平滑连接向前线性预测值与向后线性预测值，能够提高AM广播接收机1的再生音的音质。

[0037] 接下来，根据图7中所示的流程图，对噪声消除器15的具体动作进行说明。图7的S711的处理中，噪声消除器15接收检波电路13所输入 的信号，并存储在缓冲存储器151中。另外，噪声消除器15将噪声检测电路14所输出的噪声检测信号，存储到缓冲存储器152中(S711)。另外，噪声消除器15取得用来以给定的数据大小的数据块单位在缓冲存储器151中存储的信号。另外，噪声消除器15将成为噪声检测对象的数据块，以及含有与该数据块中所含有的信号在时间上前后相连的信号的其他数据块，一并存储到缓冲存储器
151中。通过这样，缓冲存储器151中至少存储有相当于包含有用来生成插入区间中的向前线性预测值yM+1，yM+2，…，yM+N的根据值x1，x2，…，xM，以及用来生成向后线性预测值ZM+N，ZM+N-1，…，ZM+1的根据值X2M+N，X2M+N-1，…，XM+N+1双方的区间部分的信号，例如，即使在某个数据块的开头或末尾附近含有噪声的情况下，用来生成向前线性预测值的根据值x1，x2，…，xM，以及用来生成向后线性预测值的根据值X2M+N，X2M+N-1，…，XM+N+1也一定存在于缓冲存储器
151中。

[0038] 接下来的S712的处理中，输出切换控制部159判断缓冲存储器152中所存储的噪声检测信号中是否含有表示“有噪声”的信号(S712)。这里，在噪声检测信号中不含有表示“有噪声”的信号的情况下(S712：无)，进入S719。因此，这种情况下将缓冲存储器151中所存储的信号原样输出给AF电路16。

[0039] 另外，S712的处理中，在噪声检测信号中含有表示“有噪声”的信号的情况下(S712：有)，进入S713的处理。S713中，通过窗函数处理部153对缓冲存储器151中所存储的信号使用(相乘)窗函数(S713)。另外，窗函数使用适于成为上述噪声检测对象的数据块的大小者。接下来的S714的处理中，线性预测系数计算部154，根据使用了窗函数的[M] [M]上述信号，计算出线性预测系数ak (S714)。关于线性预测系数ak 的具体计算方法将在后面说明。S715的处理中，向前线性预测处理部155计算出向前线性预测值yM+1，yM+2，…，yM+N(S715)。另外，S716的处理中，向后线性预测处理部156计算出向后线性预测值ZM+1，zM+2，…，zM+N(S716)。接下来的S717的处理中，信号生成部157，以给定的内分比c1：c2对S715所求出的向前线性预测值yM+1，yM+2，…，yM+N，与S716所求出的向后线性预测值ZM+N，ZM+N-1，…，zM+1进行内分，通过这样生成置换信号(S717)。 另外，S718中，置换处理部158将缓冲存储器151中所存储的信号的插入区间中的信号，置换成置换信号(S718)。 [0040] S719的处理中，输出切换控制部159将缓冲存储器151中所存储的信号输出给AF电路16(S719)。另外，S712中，在噪声检测信号中含有表示“有噪声”的信号的情况下(S712：有)，在S718中将置换过插入区间的信号输出给AF电路16。另外，S712中，在噪声检测信号中不含有表示“有噪声”的信号的情况下(S712：无)，将检波电路13输出给缓冲存储器151的信号原样输出给AF电路16。

[0041] 接下来S720的处理中，噪声消除器15准备下一个信号的接收，将缓冲存储器151与缓冲存储器152的内容初始化(清空)(S720)。

[0042] 接下来，根据图8中所示的流程图对S714中的上述线性预测系数的计算处理进行说明。另外，线性预测系数计算部154使用Levinson-Durbin的归纳法计算出线性预测系数。首先，在图8中所示的S811的处理中，线性预测系数计算部154，对缓冲存储器151中所存储的信号v1(1＝1，2，…，L)全体进行抽样。另外，L为缓冲存储器大小(S811)。S812的处理中，线性预测系数计算部154，通过将抽样出的根据值v1(1＝1，2，…，L)代入到下式(4)中，求出自相关函数rj(j＝0，1，…，M)(S812)。

[0043]

[0044] 接下来的S813的处理中，作为后继处理的前准备，设ao[o]＝1，ao＝ro(S813)。 [0045] S814为第1循环的开始位置。第1循环中，m的值从0变化到M—1(S814)。S815的处理中，通过下面的式(5)求出βm(S815)。

[0046]

[0047] S816中通过下面的式(6)求出Km+1(S816)。另外，设ao[m+1]＝1。

[0048] Km+1＝—βm/αm···(6)

[0049] S817为第2循环的开始位置。第2循环中，k的值从1变化到m+1(S817)。S818[m+1]的处理中，通过下面的式(7)求出线性预测系数ak (S819)。

[0050] ak[m+1]＝ak[m]+Km+1a m+1-k[m]···(7)

[0051] S819为第2循环的结束位置(S819)。S820的处理中，通过下式(8)求出αm+1(S820)。

[0052] αm+1＝(1—K m+12)αm···(8)

[0053] S821为第1循环的结束位置(S821)。

[0054] S822中，线性预测系数计算部154，将如上所求出的线性预测系数a1[M]，a2[M]，…，[M]aM ，输出给向前线性预测处理部155以及向后线性预测处理部156(S822)。

[0055] 如上所述，本实施方式的噪声消除器15，通过向前线性预测与向后线性预测双方预测出信号。因此，能够高精度再现原信号的波形，从而能够提高AM广播接收机1的再生音的音质。

[0056] 另外，虽然对本发明的一实施方式进行了详细说明，但以上的实施方式的说明是为了让本发明的理解更加容易，并不对本发明进行限定。本发明在不脱离其要点的范围内，能够进行变更、改良，同时本发明中当然还包括其等价物。

[0057] 例如噪声消除器15，除了DSP以外，还可以使用MPU(Micro ProcessorUnit)、硬件逻辑等来构成。另外，缓冲存储器151以及缓冲存储器152可以如图4所示内置在噪声消除器15中，还可以与噪声消除器15分别设置。另外，噪声检测信号的生成，除了上述IF电路12的输出信号之外，还可以根据FE电路11的输出信号以及检波电路13的输出信号等来生成。本实施方式的噪声消除器15，例如本发明中不但能够适用于AM接收器，还能够适用于FM接收器。

[0058] 但是，在短时间区间中含有多处噪声部分(含有噪声的区间)的情况下，在短时间间隔中多次进行自相关函数的计算，增大了噪声消除器15处理的负荷。因此，为了防止这样的处理负荷的增大，可以根据在给定的时间区间Δt中所抽样出的根据值，求出上述向前线性预测或上述向后线性预测中的一组线性预测系数，通过该线性预测系数生成对上述时间区间Δt中成为置换对象的多个(或所有)噪声部分的置换信号，也即对上述时间区间Δt中成为置换对象的多个(或所有)噪声部分的置换信号，可以根据相同的上述一组的线性预测系数来计算。这样一来，不会在比上述 时间区间Δt短的时间间隔中进行线性预测系数的计算，从而能够防止处理负荷的增大。