噪聲消除裝置的製作方法
2023-07-05 21:54:31 2
專利名稱：噪聲消除裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及噪聲消除裝置，更具體地說，涉及安裝在車輛等中的噪聲 消除裝置。
背景技術：
無線電通信裝置包括許多電路。此外，無線電通信裝置還包括高靈敏 度的接收部分以接收高電平通信信號。因此，如傳統上所知，無線電通信 裝置所接收到的信號不僅包括通信信號，而且包括無線電通信裝置自身電 路中所產生的噪聲(下文中稱為內部噪聲)。因此，傳統上已經設計了各 種方法來從無線電通信裝置所接收到的信號中消除內部噪聲。
圖21的框示了日本專利公開No.2004-304670中公開的一種無線 電通信裝置的結構概貌。圖21所示無線電通信裝置210包括第一天線 211、第二天線212、第一前端213、第二前端214、第一基帶處理器 215、第二基帶處理器216、計算部分217、放大波檢測器218。
第一天線211接收信號，該信號包括期望的通信信號以及內部噪聲。 第二天線212接收內部噪聲。第一前端213將第一天線211所接收到的信 號進行頻率轉換成為基帶信號，並向第一基帶處理器215輸出通過頻率轉 換獲得的基帶信號。第二前端214將由第二天線212接收到的內部噪聲進 行頻率轉換成為基帶噪聲信號，並向第二基帶處理器216輸出通過頻率轉 換獲得的基帶噪聲信號。第一基帶處理器215對由第一前端213輸出的基 帶信號幅值進行歸一化，並將經過幅值歸一化處理的基帶信號轉換成數字 式基帶信號。第二基帶處理器216對第二前端214所輸出的基帶噪聲信號 的幅值進行歸一化，並將經過幅值歸一化的基帶噪聲信號轉換成數字式基 帶噪聲信號。
計算部分217執行儲存噪聲差信息的處理作為預處理。在執行通信
時，計算部分217使用此前儲存的噪聲差信號從數字式基帶信號中除去內 部噪聲，以便將不包括內部噪聲的數字式基帶信號輸出作為估計接收信
號。下面會詳細說明計算部分217所執行的這種預處理以及通信操作。
放大波檢測器218根據由計算部分217輸出的估計接收信號的信號強 度，對第一基帶處理器215和第二基帶處理器216各自使用的放大率進行 控制，從而以適當的方式對由第一基帶處理器215輸出的數字式基帶信號 的幅值、以及由第二基帶處理器216輸出的數字式基帶噪聲信號的幅值進 行歸一化。
接下來將說明計算部分所執行的預處理。在無線電通信裝置210既未 接收到期望的通信信號、也未接收到無線電通信裝置210外部產生的噪聲 (下文中稱為外部噪聲)的狀態下，計算部分217執行預處理。這樣，第 一天線211接收到的信號只包括內部噪聲。因此，第一基帶處理器215所 輸出的數字式基帶信號只包括內部噪聲。計算部分217對數字式基帶信號 與數字式基帶噪聲信號之差進行儲存作為噪聲差信息。即，預處理是預先 儲存信息的處理，所述信息表示由第一天線211接收到的內部噪聲電平與 由第二天線212所接收到的內部噪聲電平之差。
接下來將說明計算部分217所執行的通信操作。在執行通信時，計算 部分217計算預先儲存的噪聲差信息與第二基帶處理器216輸出的基帶噪 聲信號之差(下文中，計算結果將稱為估計內部噪聲)。這樣，計算部分 217能夠估計由第一基帶處理器215輸出的基帶信號中所包含的內部噪聲 電平。接著，計算部分217從第一基帶處理器215輸出的基帶信號中減去 該估計內部噪聲，並將通過相減獲得的信號作為估計接收信號輸出。由 此，計算部分217隻從第一天線211所接收到的信號中除去內部噪聲，從
而能夠只輸出期望的通信信號。
但是，這種傳統無線電通信裝置除了要有執行通信的天線外，還需要 有僅用於接收內部噪聲的第二天線212，以消除內部噪聲。因此，這種傳 統無線電通信裝置的結構複雜化了。此外，這種傳統無線電通信裝置的用 戶需要將第二天線212設置在離產生內部噪聲的源足夠近的位置，以使這 種傳統無線電通信裝置能夠由計算部分217精確地估計由第一天線211接
收到的信號中所包括的內部噪聲。但是，在用戶不能對產生內部噪聲的源 進行定位時，用戶就不能將第二天線212設置在離產生內部噪聲的源足夠 近的位置。即，在用戶不能對產生內部噪聲的源進行定位時，這種傳統無 線電通信裝置就不能精確地估計由第一天線211接收到的信號中所包括的 內部噪聲。
此外，上述傳統無線電通信裝置具有一個第二天線212用於接收內部
噪聲。但是，當存在多個產生噪聲(例如內部噪聲和外部噪聲)的源時， 用戶就需要根據產生噪聲的源的數目來額外設定多個天線以接收噪聲，以 便以令人滿意的方式消除噪聲。此外，還必須根據額外設定的天線數目來 額外提供前端和基帶處理器。
一般地，無線電通信裝置是通過在其中裝入許多不同類型的電路而制 造的，因此無線電通信裝置中包括了多個產生噪聲的源，並難以精確地對 產生噪聲的源進行定位。因此，用傳統的無線電通信裝置來消除噪聲實際 上是不太實用的。
發明內容
因此，本發明的一個目的是提供一種噪聲消除裝置，它不用多個天線 即可消除噪聲。
為了實現上述目的，本發明的第一方面針對一種用於對信號進行處理 的噪聲消除裝置，該信號包括經過調製的通信信號和噪聲，該噪聲消除裝
置包括頻帶分割部分，通過使用信號的頻帶的中心頻率作為邊界，將信 號分割成第一信號以及第二信號，並輸出第一信號和第二信號，第一信號
包括通信信號和噪聲，第二信號只包括噪聲；轉換部分，將頻帶分割部分
所輸出的第二信號的電平逆轉，把經過電平逆轉的第二信號的頻帶轉換到
第一信號的頻帶，並將通過轉換獲得的信號作為消除信號輸出；以及加法 器，將第一信號與消除信號進行相加，並將通過相加獲得的信號作為已校 正信號輸出。
在基於第一方面的第二方面，轉換部分可以通過將第二信號的相位偏 移180度來使第二信號的電平逆轉。在基於第一方面的第三方面，還設置了信號解調部分，它將通過解調 已校正信號進行獲得的信號作為已解調信號輸出，並輸出利用已校正信號 產生的控制信號；根據控制信號，轉換部分可以調節通過轉換獲得的第二 信號的頻帶，使得通過轉換獲得的頻帶的第二信號具有峰值處的頻率分別 與第一信號中所包含的噪聲具有峰值處的頻率相符。
在基於第一方面的第四方面，還設置了信號解調部分，將通過解調已 校正信號獲得的信號作為已解調信號輸出，並輸出利用已校正信號產生的
控制信號；在控制信號表明已校正信號包含了未被消除的噪聲時，轉換部 分還可以進一步增大或減小通過轉換獲得的頻帶的第二信號電平，從而減 小已校正信號中所包含的噪聲。
在基於第三方面的第五方面，在控制信號表明己校正信號中包含的通 信信號的電平並不比已校正信號中包含的未被消除的噪聲電平高10dB或 更多時，轉換部分可以調節通過轉換獲得的第二信號的頻帶，使得通過轉 換獲得的頻帶的第二信號具有峰值處的頻率分別與第一信號中包含的噪聲 具有峰值處的頻率相符。
在基於第四方面的第六方面，在控制信號表明已校正信號中包含的通 信信號的電平並不比已校正信號中包含的未被消除的噪聲電平高10dB或 更多時，轉換部分可以增大或減小通過轉換獲得的頻帶的第二信號的電 平，使得已校正信號中包含的通信信號的電平比已校正信號中包含的未被 消除的噪聲的電平更高，並且使已校正信號中包含的通信信號的電平與已 校正信號中包含的未被消除的噪聲的電平之間的差進一步增大。
在基於第一方面的第七方面，還設置了信號解調部分，將通過解調 已校正信號獲得的信號作為已解調信號輸出；信號消除部分，從已解調信 號中僅消除通過解調通信信號獲得的信號，並將通過消除獲得的信號作為 噪聲監視信號輸出；和控制部分，根據噪聲監視信號的電平產生控制信 號，並輸出所產生的控制信號，並且，在控制信號表明噪聲監視信號的電 平具有非零值的時候，轉換部分可以調節通過轉換獲得的第二信號的頻 帶，使得通過轉換獲得的頻帶的第二信號具有峰值處的頻率分別與第一信 號中包含的噪聲具有峰值處的頻率相符。
在基於第一方面的第八方面，還設置了信號解調部分，將通過解調 已校正信號獲得的信號作為已解調信號輸出；信號消除部分，從已解調信 號中僅消除通過解調通信信號獲得的信號，並將通過消除獲得的信號作為 噪聲監視信號輸出；和控制部分，根據噪聲監視信號的電平產生控制信 號，並輸出所產生的控制信號，並且，在控制信號表明噪聲監視信號的電 平具有非零值的時候，轉換部分可以進一步增大或減小通過轉換獲得的頻 帶的第二信號的電平，使得噪聲監視信號的電平進一步減小。
在基於第一方面的第九方面，噪聲消除裝置還包括第一分割部分， 將第一信號分割成複數個信號，並輸出複數個信號；和第二分割部分，將
第二信號分割成與由第一分割部分分割第一信號獲得的複數個信號的數目 相等的多個信號，並輸出與複數個信號的數目等的多個信號，並且，轉換 部分將經過第二分割部分分割的第二信號的電平逆轉，並將經過第二分割 部分分割的第二信號的頻帶分別轉換成由第一分割部分分割成複數個信號 的第一信號的頻帶，以輸出經過分割的消除信號，並且加法器把由第一分 割部分分割第一信號獲得的複數個信號分別加到經過分割的消除信號，以 輸出經過分割的已校正信號，噪聲消除裝置還可以包括信號合併解調部 分，將對經過分割的已校正信號進行合併及解調獲得的信號作為己解調信 號輸出。
在基於第九方面的第十方面，還設置了輸出調節部分，增大或減小經 過分割的消除信號的電平，使得經過分割的消除信號的電平與對由第一分 割部分分割成複數個信號的第一信號中包括的噪聲的電平進行逆轉獲得的 電平相符，以輸出具有增大或減小電平的消除信號，並且，加法器可以將 由第一分割部分分割成複數個信號的第一信號加到經過分割並由輸出調節 部分輸出的消除信號，以輸出經過分割的已校正信號。
根據第一方面，使用第二信號來產生用於從第一信號中消除噪聲的消 除信號，因此這種具有簡化結構的噪聲消除裝置能夠有效地消除以規則間 隔產生的噪聲。
根據第二方面，可以將第二信號的電平逆轉而不必使用專門結構，所 述專門結構例如包括將第二信號的電平逆轉的專用放大器。
根據第三方面，即使在第一信號中包含的噪聲出現的頻率隨著時間而 變化的時候，也可以有效地從第一信號中消除噪聲。
根據第四方面，即使在第一信號中包含的噪聲的電平隨著時間而變化 的時候，也可以有效地從第一信號中消除噪聲。
根據第五方面，可以調節通過轉換獲得的第二信號的頻帶，使得已校 正信號中包含的通信信號的電平繼續比已校正信號中包含的未消除噪聲的 電平高出10dB或更多。因此，信號解調部分能夠繼續可靠地解調己校正 信號。
根據第六方面，可以將增大或減小通過轉換獲得的頻帶的第二信號電 平，使得己校正信號中包含的通信信號的電平繼續比已校正信號中包含的 未消除噪聲的電平高出10dB或更多。因此，信號解調部分能夠繼續可靠 地解調己校正信號。
根據第七方面，根據己解調信號中包含的噪聲電平，轉換部分能夠調 節通過轉換獲得的第二信號的頻帶。因此，信號解調部分能夠繼續獲得令 人滿意的解調結果。
根據第八方面，根據已解調信號中包含的噪聲電平，轉換部分能夠調 節通過轉換獲得的頻帶的第二信號的電平。因此，信號解調部分能夠繼續 獲得令人滿意的解調結果。
根據第九方面，第一信號和第二信號各自被進一步分割成複數個信 號，因此可以單獨調節第一信號和第二信號各自的複數個信號的電平和頻 帶。
根據第十方面，可以單獨調節經過分割的消除信號的電平，從而分別 與通過分割第一信號獲得的多個信號的電平相對應。
根據下面對本發明的詳細說明，結合附圖，可以更加明白本發明的這 些以及其他的目的、特徵、方面和優點。
圖1是圖示了信號頻譜的示意圖，該信號包括以規則間隔產生的噪
聲；
圖2的示意示了以規則間隔產生的噪聲的頻譜；
圖3的框示了根據第一實施例的無線電通信裝置的結構概貌； 圖4的示意圖詳細圖示了根據第一實施例的數位訊號處理器的結構； 圖5的示意示了輸入到根據第一實施例的數位訊號處理器的數字 信號的頻譜概貌；
圖6的示意示了根據第一實施例由頻帶分割部分執行的操作；
圖7A的示意示了根據第一實施例由相位調節部分執行的操作；
圖7B的示意示了根據第一實施例由相位調節部分執行的操作；
圖8的示意示了根據第一實施例由加法器353執行的操作；
圖9的示意示了頻帶分割部分的具體構造；
圖10的框示了根據第二實施例的無線電通信設備的結構概貌；
圖11的示意圖詳細圖示了根據第二實施例的數位訊號處理器的結
構；
圖12的框示了根據第三實施例的無線電通信裝置的結構概貌； 圖13的示意圖詳細圖示了根據第三實施例的數位訊號處理器的結
構；
圖14的示意示了輸入到根據第三實施例的數位訊號處理器的數 字信號的頻譜概貌；
圖15的示意示了根據第三實施例由頻帶分割部分執行的操作； 圖16的示意示了根據第三實施例由預定頻帶分割部分執行的操
作；
圖17A的示意示了根據第三實施例由相位調節部分執行的操作； 圖17B的示意示了根據第三實施例由相位調節部分執行的操作； 圖17C的示意示了根據第三實施例由相位調節部分執行的操作； 圖18A的示意示了根據第三實施例由第一輸出調節部分執行的操
作；
圖18B的示意示了根據第三實施例由第二輸出調節部分執行的操
作；
圖18C的示意示了根據第三實施例由第三輸出調節部分執行的操
作；
圖19A的示意示了根據第三實施例由第一加法器執行的操作； 圖19B的示意示了根據第三實施例由第二加法器執行的操作； 圖19C的示意示了根據第三實施例由第三加法器執行的操作；
圖20的示意示了根據第三實施例由信號合併重構部分執行的操
作；
圖21的示意示了傳統的無線電通信裝置的結構概貌。
具體實施例方式
車輛(例如汽車)包括用於發送和接收無線電波的高靈敏度的無線電 通信裝置，還包括種電子元件。因此，安裝在車輛中的無線電通信裝置所 接收到的信號包括了車輛中安裝的各種電子元件所產生的噪聲。
圖1示出了車輛(例如汽車)中安裝的高壓逆變器所產生的噪聲(作 為上述噪聲的示例)的頻譜觀測結果。圖1所示的觀測結果表明，高壓逆 變器所產生的噪聲具有間隔約為20kHz的峰值。這種噪聲對安裝在車輛 (例如汽車)中的無線電通信裝置有不利影響。具體地說，例如，對微弱 無線電波進行處理的設備所用的無線電通信裝置受到圖1所示噪聲的顯著 影響。對微弱無線電波進行處理的設備所用的無線電通信裝置包括了例如 用於智能鑰匙、輪胎氣壓監視器、以及電子收費系統(下文中稱為ETC) 的無線電通信裝置。
圖2示出了在高壓逆變器所產生的噪聲頻譜中，除了分配給無線電通 信裝置的頻帶之外的特定頻帶的頻譜觀測結果。圖2所示觀測結果表明， 高壓逆變器所產生的噪聲具有以約20kHz的間隔所產生的高電平峰值、以 及以約10kHz的間隔所產生的低電平峰值。具體地說，圖2所示觀測結果 所表示的噪聲具有這樣的特性在特定的受限頻帶中，噪聲具有幾乎恆定 的電平並具有頻率間隔基本均勻的峰值，出現這些峰值的間隔表現出了周 期性。
根據本發明，利用圖2所示的觀測結果所表示的噪聲(下文中稱為車 內噪聲)的周期性，來從安裝在車輛(例如汽車)中的無線電通信裝置所 接收到的信號中消除車內噪聲。下面將參考附圖對本發明的實施例進行說 明。
(第一實施例)
圖3是圖示了無線電通信裝置30的結構概貌的框圖，無線電通信裝
置30包括了根據本發明第一實施例的噪聲消除裝置。圖3所示無線電通 信裝置30包括天線31、前端32、中間頻率信號處理器(下文中稱為IF (中間頻率)信號處理器)33、模數轉換器(下文中稱為ADC) 34、以及 數位訊號處理器35。
天線31接收信號，該信號包括通信信號和車內噪聲。通信信號是通 過以規定方式進行調製所獲得的信號，所述調製例如調幅(AM)、調頻 (FM)和調相(PM)。此外，通信信號的頻帶是預先分配的頻帶，其被 分配給智能鑰匙、輪胎氣壓監視器、ETC、 AM廣播和FM廣播中所包括 的各個無線電通信裝置30。
前端32對天線31所接收到的信號進行頻率轉換，並將通過頻率轉換 獲得的信號作為中間頻率信號輸出。
IF信號處理器33放大由前端32輸出的中間頻率信號，並以模擬信號 形式輸出經放大的中間頻率信號。
ADC 34對IF信號處理器33所輸出的模擬信號進行採樣，以將模擬信 號轉換成數位訊號，並輸出該數位訊號。在通過轉換獲得的數位訊號中， ADC 34隻使下述頻帶內的數位訊號通過其中所包括的濾波器，所述頻帶 包括了通信信號的頻帶並具有通信信號的頻帶帶寬兩倍的帶寬。ADC 34 將已經通過濾波器的數位訊號輸出。
數位訊號處理器35從ADC 34輸出的數位訊號中消除車內噪聲，從而
將不包括車內噪聲的數位訊號重構為通信信號。
圖4的框圖詳細圖示了數位訊號處理器35的結構。數位訊號處理器 35包括頻帶分割部分351、相位調節部分352、加法器353、以及信號重 構部分354。
圖5是圖示了由ADC 34輸出的數位訊號頻譜的示意圖。如圖5所 示，由ADC 34輸出的數位訊號中所包括的車內噪聲包括具有恆定電平a
的噪聲以及具有恆定電平b的噪聲。在圖5中，fl表示通信信號的頻帶，
G表示僅車內噪聲的頻帶。此外，在圖5中，f3表示由ADC 34輸出的數 字信號的頻帶。頻帶fi具有通信信號頻帶fl的帶寬兩倍的帶寬。圖6至 圖8是圖示了從數位訊號中消除車內噪聲的數位訊號處理器35的原理示 意圖。由ADC 34輸出的如圖5所示的數位訊號是ADC 34通過將圖2所 示的車內噪聲疊加在通信信號上獲得的信號轉換成數位訊號而獲得的。下 面將參考圖4至圖8，對根據第一實施例的數位訊號處理器35中包括的各 個部件所執行的操作進行詳細說明。
圖6是圖示了由頻帶分割部分351所執行的操作的示意圖。通過使用 圖6所示的分割頻率作為邊界，頻帶分割部分351將ADC 34輸出的數字 信號分割成數位訊號Dl和數位訊號D2，並輸出通過分割獲得的這些信 號。分割頻率是表示ADC 34輸出的數位訊號的頻帶fi帶寬中心的頻率。 具體地說，數位訊號D1的頻率帶寬D1等於數位訊號D2的頻率帶寬。此 外，數位訊號D1包括通信信號和車內噪聲，而數位訊號D2隻包括車內噪 聲。下面會詳細說明頻帶分割部分351對數位訊號進行分割所用的方法。
圖7A和圖7B是圖示了相位調節部分352所執行的操作的示意圖。相 位調節部分352對數位訊號D2的相位和頻帶進行調節。相位調節部分352 向加法器353將經過相位和頻帶調節的數位訊號D2作為消除信號R輸 出。更具體地說，如圖7A所示，相位調節部分352將數位訊號D2的相位 偏移180度。由此，數位訊號D2的電平被逆轉。如圖7B所示，相位調節 部分352把經過電平逆轉的數位訊號D2的頻帶轉換到數位訊號Dl的頻 帶，以產生並輸出消除信號R。
數位訊號Dl中包含的車內噪聲和數位訊號D2中包含的車內信號具有 相同的電平。此外，數位訊號Dl中包含的車內噪聲信號所具有的峰值之 間的頻率間隔等於數位訊號D2中包含的車內噪聲信號所具有的峰值之間 的頻率間隔。這些是圖2所示車內噪聲的特徵。具體地說，在將消除信號 R加到數位訊號Dl時，可以只消除數位訊號Dl中包含的車內噪聲，其 中，所述消除信號R是如下獲得的將數位訊號D2的電平逆轉，並對經 過電平逆轉的數位訊號D2的頻帶進行轉換，使之與數位訊號Dl的頻帶相
符。此外，根據由信號重構部分354輸出的控制信號CS，相位調節部分
352還對消除信號R的電平和頻帶中至少一者進行控制。下面將對相位調 節部分352根據控制信號CS對消除信號R的電平和頻帶中至少一者進行 控制的原因進行說明。
圖8是圖示了加法器353所執行的操作的示意圖。加法器353將頻帶 分割部分351所輸出的數位訊號Dl加到相位調節部分352所輸出的消除 信號R。加法器353將通過相加獲得的信號作為已校正信號A輸出到信號 重構部分354。加法器353所輸出的已校正信號A是這樣的信號它只包 括通信信號，而不包括已被從數位訊號D1中消除的車內噪聲。
信號重構部分354以某種調製方法解調由加法器353輸出的已校正信 號A，並將已解調作為解調信號DM輸出，其中，所述調製方法是針對由 天線31接收到的通信信號而預先定義的。此外，信號重構部分354還向 相位調節部分352輸出控制信號CS。
接下來將對相位調節部分根據控制信號CS對消除信號R的電平和頻 帶中至少一者進行控制的原因進行說明。隨著時間流逝，車內噪聲的電平 會變化，車內噪聲的峰值之間的間隔也發生改變。因此，已校正信號A可 能包括了未被消除的車內噪聲。因此，相位調節部分352根據由信號重構 部分354所輸出的控制信號CS對消除信號R的頻帶進行調節，使得消除 信號R具有峰值的位置的頻率與數位訊號Dl中包括的車內噪聲具有峰值 的位置的頻率相符。或者，根據由信號重構部分354輸出的控制信號 CS，相位調節部分352增大或減小消除信號R的電平。由此，即使隨著時 間流逝，數位訊號Dl中包含的車內噪聲電平發生了變化、數位訊號Dl中 包含的車內噪聲峰值間隔發生了變化的時候，相位調節部分352也能夠產
生消除信號R，所述消除信號R能夠以令人滿意的方式消除數位訊號Dl 中包含的車內噪聲。
控制信號CS例如可以是這樣的信號，該信號表示己校正信號A中包 含有未消除的噪聲。因此，信號重構部分354能夠通過輸出控制信號CS 而將下述情況通知相位調節部分352:已校正信號A包括了未被消除的噪 聲。因此，相位調節部分352能夠對消除信號R的電平和頻帶中至少一者進行控制，從而防止已校正信號A中包含未被消除的噪聲。
此外，控制信號CS還可以是這樣的信號，該信號表示在已校正信號 A中，通信信號的電平並不比未被消除的噪聲電平高10dB或更多。這
樣，當信號重構部分354向相位調節部分352輸出控制信號CS時，相位 調節部分352能夠對消除信號R的電平和頻帶中至少一者進行控制，使得 己校正信號A中所包括的通信信號電平比已校正信號A中所包括的噪聲電 平更高，並使得已校正信號A中所包括的通信信號電平與已校正信號A中 所包括的未被消除噪聲的電平之間的差進一步增大。
接下來將對頻帶分割部分351對數位訊號進行分割的一種示例性方法 進行說明。頻帶分割部分351包括圖9所示的低通濾波器(下文中稱為 LPF) 3511和帶通濾波器(下文中稱為BPF) 3512。在輸入信號中，LPF 3511隻使頻率低於預定頻率的信號通過。在輸入信號中，BPF 3512隻使 預定頻帶中的信號通過。因此，在用LPF 3511使頻率低於分割頻率的信 號通過、用BPF 3512使頻率處於下述頻帶中的信號通過的情況下，頻帶 分割部分351能夠用分割頻率作為邊界來對輸入的數位訊號進行分割，其 中所述頻帶從分割頻率到對應於分割頻率兩倍的頻率。
通信信號的頻帶是預先分配給包括無線電通信裝置30的設備(例如 智能鑰匙、輪胎氣壓監視器、ETC、 AM廣播、和FM廣播)的。因此， 要通過LPF 3511的信號頻帶和要通過BPF 3512的信號頻帶可以根據包括 無線電通信裝置30的設備來預先設定。頻帶分割部分351使用LPF 3511 和BPF 3512， LPF 3511和BPF 3512各自中己經預設了上述頻帶，由此將 ADC 34輸出的數位訊號分割成數位訊號Dl和數位訊號D2。
頻帶分割部分351的結構不限於圖9所示的結構。頻帶分割部分351 可以具有任何結構，所述結構能夠用期望的頻率作為邊界來將輸入數字信 號分割成具有帶寬彼此相等的頻帶的兩個信號。
如上所述，在根據第一實施例的噪聲消除裝置中，加法器353將數字 信號Dl加到如上所述由相位調節部分352所產生的消除信號R，從而獲 得通過從數位訊號Dl中僅消除車內噪聲獲得的信號作為已校正信號A， 並且信號重構部分354能夠對不包括車內噪聲的已校正信號A進行解調作
為通信信號。因此，這種噪聲消除裝置具有簡化的結構，並能夠獲得從所 接收的信號中消除了噪聲的令人滿意的解調結果。 (第二實施例)
圖10的框示了一種無線電通信裝置100的結構概貌，該裝置包 括了根據本發明第二實施例的噪聲消除裝置。圖ll是詳細圖示了圖10所 示數位訊號處理器]01結構的框圖。圖IO所示無線電通信裝置100具有與
圖3所示無線電通信裝置30相同的結構，只是無線電通信裝置100具有圖 11所示的數位訊號處理器101而不是圖4所示數位訊號處理器35。更具體 地說，圖11所示數位訊號處理器101與圖4所示數位訊號處理器35的不 同之處在於，數位訊號處理器101包括信號重構部分1001、預定信號消除 部分1002和控制部分1003。在圖10和圖11中，無線電通信裝置100和 數位訊號處理器101中與圖3所示無線電通信裝置30和圖4所示數位訊號 處理器35中相同的部件由相同的對應標號表示，並將不再對其進行詳細 說明。下面將參考圖11，對根據第二實施例的數位訊號處理器IOI執行的 操作進行說明。
信號重構部分1001對由加法器353輸出的已校正信號A進行解調， 並將通過解調獲得的信號作為解調信號DM輸出。
預定信號消除部分1002從解調信號DM中僅消除期望的通信信號， 並將通過消除期望的通信信號而獲得的信號作為噪聲監視信號NM輸出到 控制部分1003。
隨著時間流逝，車內噪聲的電平發生變化，車內噪聲所具有的峰值間 隔也發生改變。因此，已校正信號A可能包括了未被消除的車內噪聲。在 信號重構部分1001對包括未被消除車內噪聲的己校正信號A進行解調 時，解調信號DM也包括了未被消除的噪聲。因此，預定信號消除部分 1002從解調信號DM中僅消除期望的通信信號，從而僅將解調信號DM中 所包括的未消除噪聲作為噪聲監視信號NM輸出。如上所述，通信信號的 頻帶是預先分配的，因此可以在預定信號消除部分1002中預先設定要由 預定信號消除部分1002消除的信號(即通信信號)頻帶。
控制部分1003根據噪聲監視信號NM產生控制信號CS，並向相位調節部分352輸出所產生的控制信號CS。控制信號CS例如可以是這樣的信 號，該信號表示噪聲監視信號的電平具有非零的值。因此，控制部分1003 能夠將下述情況通知相位調節部分352，即噪聲監視信號的電平(即已校 正信號A中所包括的未消除噪聲的電平)具有非零的值。因此，相位調節 部分352能夠對消除信號R的電平和頻帶中至少一者進行控制，以減小已 校正信號A屮所包含的噪聲電平。相位調節部分352根據由控制部分1003 所輸出的控制信號CS對消除信號R的電平和頻帶中至少一者進行控制的 原因與第一實施例中所述相同，因此將不再在此對其進行說明。
根據第二實施例，控制部分1003根據噪聲監視信號NM對相位調節 部分352進行控制，所述噪聲監視信號NM是從解調信號DM中僅消除通 信信號而獲得的。這樣，無線電通信裝置100僅根據解調信號DM中所包 括的未消除車內噪聲來對相位調節部分352進行控制。因此，與根據第一 實施例的無線電通信裝置30相比，根據第二實施例的無線電通信裝置100 能夠以更高的精度消除車內噪聲。
控制部分1003不一定要將相位調節部分352控制得使噪聲監視信號 NM的電平具有零值。控制部分1003可以對相位調節部分352進行控制， 使得噪聲監視信號NM的電平具有預定範圍內的值。 (第三實施例)
圖12的框示了無線電通信裝置120的結構概貌，該裝置120包括 了根據本發明第三實施例的噪聲消除裝置。圖13是詳細圖示了圖12所示 數位訊號處理器121結構的框圖。圖12所示無線電通信裝置120具有與圖 3所示無線電通信裝置30相同的結構，只是無線電通信裝置120具有圖13 所示數位訊號處理器121而不是圖4所示數位訊號處理器。在圖12和圖 13中，無線電通信裝置120和數位訊號處理器121中與圖3所示無線電通 信裝置30和圖4所示數位訊號處理器35中相同的部件由相同的對應標號 表示，並將不再對其進行詳細說明。
圖14是圖示了輸入到數位訊號處理器121的數位訊號的示意圖。在 第三實施例中，與第一實施例不同，被輸入數位訊號處理器121的數字信 號中所包含的車內噪聲不具有恆定電平。根據第三實施例的數位訊號處理
器121能夠從數位訊號中消除甚至不具備恆定電平的車內噪聲。
圖15至圖20是圖示了數位訊號處理器121處理信號方法的示意圖。
下面將參考圖13至圖20，對由數位訊號處理器121執行的操作進行詳細 說明。
圖13所示數位訊號處理器12包括頻帶分割部分351、預定頻帶分 割部分1201、相位調節部分1202、第一輸出調節部分1203、第二輸出調 節部分1204、第三輸出調節部分1205、第一加法器1206、第二加法器 1207、第三加法器1208、以及信號合併重構部分1209。
圖15是圖示了由頻帶分割部分351所執行的操作的示意圖。頻帶分 割部分351以與第一實施例所述相同的方式將ADC 34輸出的數位訊號分 割成數位訊號Dl和數位訊號D2，因此將不再對其進行詳細說明。
圖16是圖示了由預定頻帶分割部分1201執行的操作的示意圖。預定 頻帶分割部分1201將頻帶分割部分351輸出的數位訊號Dl按照頻率的升 序分割成數位訊號Dl一l、數位訊號D^2和數位訊號Dl一3，並輸出通過 分割獲得的這些信號。在本實施例中，通信信號包含在數位訊號Dl_2 中。
圖17A、 17B禾Q 17C是圖示了由相位調節部分1202所執行的操作的 示意圖。如圖17A所示，相位調節部分1202按照頻率的升序將數位訊號 D2分割成三個數位訊號，即數位訊號D2—1、數位訊號D2—2和數位訊號 D2—3。相位調節部分1202調節通過分割獲得的三個數位訊號各自的相位 和頻帶，並將相位和頻帶經過調節的各個數位訊號輸出。
更具體地說，如圖17B所示，相位調節部分1202使通過分割獲得的 數位訊號D2一l、數位訊號D2—2和數位訊號D2—3各自的相位偏移180 度。這樣，相位經過偏移的每個信號具有負的電平。如圖17C所示，相位 調節部分1202將各自具有負電平的這些信號的頻帶分別轉換成數位訊號 D1—1、數位訊號Dl—2和數位訊號D1—3的頻帶。各自的相位和頻帶經過 相位調節部分1202調節的這些信號分別表示為數位訊號D2—1R、數字信 號D2—2R和數位訊號D2一3R。
此外，相位調節部分1202根據由信號合併重構部分1209所輸出的控
制信號CS，對數位訊號D2—1R、數位訊號D2—2R和數位訊號D2—3R各自 的電平和頻帶中至少一者進行控制。相位調節部分1202根據由信號合併 重構部分1209所輸出的控制信號CS對數位訊號D2—1R、數位訊號 D2—2R和數位訊號D2—3R各自的電平和頻帶中至少一者進行控制的原因 將在下面說明。
圖18A、 18B禾B 18C是分別圖示了第一輸出調節部分1203、第二輸出 調節部分1204和第三輸出調節部分1205的操作的示意圖。如圖18A所 示，根據由信號合併重構部分1209所輸出的第一輸出調節信號Gl，第一 輸出調節部分1203對由相位調節部分1202輸出的數位訊號D2一1R的電平 進行放大或衰減，使之與通過對數位訊號Dl_l中包含的車內噪聲電平進 行逆轉獲得的電平相符，並將這種經過放大或衰減的信號作為消除信號 Rl而輸出。
如圖18B所示，根據由信號合併重構部分1209所輸出的第二輸出調 節信號G2，第二輸出調節部分1204對由相位調節部分1202輸出的數字信 號D2—2R的電平進行放大或衰減，使之與通過對數位訊號D1—2中包含的 車內噪聲電平進行逆轉獲得的電平相符，並將這種經過放大或衰減的信號 作為消除信號R2而輸出。
如圖18C所示，根據由信號合併重構部分1209所輸出的第三輸出調 節信號G3，第三輸出調節部分1205對由相位調節部分1202輸出的數字信 號D2—3R的電平進行放大或衰減，使之與通過對數位訊號D1—3中包含的 車內噪聲電平進行逆轉獲得的電平相符，並將這種經過放大或衰減的信號 作為消除信號R3而輸出。
第一輸出調節部分1203、第二輸出調節部分1204和第三輸出調節部 分1205各自分別對由相位調節部分1202所輸出的數位訊號D2—1R、數字 信號D2—2R和數位訊號D2—3R的電平進行放大或衰減，以分別產生消除 信號Rl、消除信號R2和消除信號R3。由第一輸出調節部分1203、第二 輸出調節部分1204和第三輸出調節部分1205分別產生的消除信號R1、消 除信號R2和消除信號113分別被加到數位訊號D1—1、數位訊號Dl一2和數 字信號Dl 3，以便僅消除數位訊號D1—1、數位訊號D1—2和數位訊號
Dl—3中分別包含的車內噪聲。
圖19A、 19B和19C是分別圖示了由第一加法器1206、第二加法器 1207和第三加法器1208所執行的操作的示意圖。如圖19A所示，第一加 法器1206將第一輸出調節部分1203所輸出的消除信號Rl加到由預定頻 帶分割部分1201所輸出的數位訊號D1—1。第一加法器1206將通過相加獲 得的信號作為第一已校正信號Al輸出到信號合併重構部分1209。由第一 加法器1206輸出的第一己校正信號Al是通過從數位訊號D1—1中僅消除 車內噪聲而獲得的信號。
如圖19B所示，與第一加法器1206—樣，第二加法器1207將第二輸 出調節部分1204所輸出的消除信號R2加到由預定頻帶分割部分1201所 輸出的數位訊號Dl一2，並將通過相加獲得的信號作為第二已校正信號A2 輸出到信號合併重構部分1209。如圖19C所示，與第一加法器1206 — 樣，第三加法器1208將第三輸出調節部分1205所輸出的消除信號R3加 到由預定頻帶分割部分1201所輸出的數位訊號Dl一3，並將通過相加獲得 的信號作為第三己校正信號A3輸出到信號合併重構部分1209。第二已校 正信號A2和第三已校正信號A3以及第一已校正信號Al都不包括車內噪 聲。
圖20是圖示了信號合併重構部分1209所執行的操作的示意圖。信號 合併重構部分1209將第一已校正信號Al、第二己校正信號A2和第三已 校正信號A3進行合併，以重構出與從數位訊號Dl中消除車內噪聲而得到 的信號相對應的信號。信號合併重構部分1209使用對於天線31接收到的 通信信號預先定義的調製方法對經重構的信號進行解調，並將通過解調獲 得的信號作為解調信號DM輸出。此外，信號合併重構部分1209還向相
位調節部分1202輸出控制信號CS。
下面將說明相位調節部分1202根據控制信號CS對數位訊號D2JR、 數位訊號D2一2R和數位訊號1)2_311各自的電平和頻帶中至少一者進行控 制的原因。隨著時間流逝，車內噪聲的電平會發生變化，車內噪聲的峰值 間隔也發生改變。因此，各個第一己校正信號A1、第二已校正信號A2和 第三己校正信號A3可能會包括未被消除的車內噪聲。因此，根據由信號
合併重構部分1209輸出的控制信號CS，相位調節部分1202對數位訊號 D2—1R、數位訊號D2—2R和數位訊號D2—3R各自的頻帶進行控制，使得 數位訊號D2一1R、數位訊號D2—2R和數位訊號D2—3R各自具有峰值的頻 率與數位訊號D1—1、數位訊號Dl一2和數位訊號D1—3各自所包括的車內 噪聲具有峰值的相應頻率相符。由此，即使在隨著時間流逝，數位訊號 Dl一l、數位訊號D1—2和數位訊號D1—3各自所包括的車內噪聲的電平發 生變化，並且數位訊號Dl_l、數位訊號Dl—2和數位訊號Dl一3各自所包 括的車內噪聲峰值間隔發生改變的時候，相位調節部分1202也能夠產生 數位訊號D2—1R、數位訊號D2—2R和數位訊號D2—3R，這些數位訊號能 夠有效地消除數位訊號D1—1、數位訊號Dl一2和數位訊號Dl一3各自所包 括的車內噪聲。
控制信號CS可以是例如這樣的信號，該信號表明第一已校正信號 Al、第二已校正信號A2和第三已校正信號A3各自包括未被消除的噪 聲。這樣，信號合併重構部分1209輸出該控制信號CS，以便向相位調節 部分1202通知這樣的情況第一已校正信號Al、第二已校正信號A2和 第三已校正信號A3各自包括未被消除的噪聲。因此，相位調節部分1202 能夠對數位訊號D2JR、數位訊號D2—2R和數位訊號D2一3R各自的頻帶 進行控制，從而防止各個第一已校正信號Al、第二已校正信號A2和第三 已校正信號A3包括未被消除的噪聲。
此外，控制信號CS還可以例如是這樣的信號，該信號表明，在第一 己校正信號Al、第二已校正信號A2和第三已校正信號A3各自中(在本 實施例中，通信信號只包含在第二己校正信號A2中)，通信信號的電平 並不比未被消除的噪聲電平高出10dB或更多。這樣，當信號合併重構部 分1209向相位調節部分1202輸出該控制信號CS時，相位調節部分1202 就能夠對數位訊號D2一1R、數位訊號D2—2R和數位訊號D2—3R的頻帶進 行控制，使得在第--已校正信號A1、第二已校正信號A2和第三已校正信 號A3中，通信信號的電平比噪聲電平更高，並且第一已校正信號A1、第 二已校正信號A2和第三已校正信號A3中，通信信號的電平與未消除噪聲 的電平之間的差進一歩增大。
在第三實施例中，如上所述，數位訊號Dl中包含的車內噪聲不具有 恆定電平。因此，如果即使在將相位和頻帶經過調節的數位訊號D2加到 數位訊號Dl時，也像第一實施例中一樣使數位訊號Dl保持不被分割並使
數位訊號D2保持不被分割，就不能消除圖14所示的車內噪聲。
因此，根據第三實施例的數位訊號處理器121將數位訊號Dl分割成 三個信號，並將數位訊號D2分割成三個信號。對各個數位訊號D2—1、數 字信號D2—2和數位訊號D2—3進行相位、頻帶和電平方面的調節，並且， 把在相位、頻帶和電平方面經過調節的各個數位訊號D2—1、數位訊號 D2—2和數位訊號D2—3分別加到數位訊號D1—1 、數位訊號Dl一2和數字信 號Dl一3。因此，根據第三實施例的數位訊號處理器121能夠有效地消除 數位訊號Dl中所包含的不具有恆定電平的車內噪聲。
在第三實施例中，數位訊號Dl和數位訊號D2各自被分割成三個信 號。不過，取決於無線電通信裝置120所接收到的通信信號的強度和/或車 內噪聲的類型，數位訊號D]和數位訊號D2可以各自被分割成任意數目個 信號。
在第三實施例中，控制信號CS、第一輸出調節信號Gl、第二輸出調 節信號G2和第三輸出調節信號G3是根據由信號合併重構部分1209所重 構的信號的電平來輸出的。但是，數位訊號處理器121也可以具有像第二 實施例中所述那樣的預定信號消除部分和控制部分，從而根據解調信號 DM中包含的未消除車內噪聲的電平，來對相位調節部分1202、第一輸出 調節部分1203、第二輸出調節部分1204和第三輸出調節部分1205進行控 制。
可以用數字濾波器來製造數位訊號處理器35、數位訊號處理器101和 數位訊號處理器121各個部件，所述數字濾波器是利用例如Z變換的設計 技術來設計的。
儘管已經對本發明進行了詳細說明，但是上述說明在任何方面都是示 例性而非限制性的。應當明白，在不脫離本發明範圍的情況下，可以設計 許多種其他的變更和修改形式。
權利要求
1.一種噪聲消除裝置，用於對信號進行處理，所述信號包括經過調製的通信信號和噪聲，所述噪聲消除裝置包括頻帶分割部分，通過使用所述信號的頻帶的中心頻率作為邊界，將所述信號分割成第一信號以及第二信號，並輸出所述第一信號和所述第二信號，所述第一信號包括所述通信信號和所述噪聲，所述第二信號只包括所述噪聲；轉換部分，將所述頻帶分割部分所輸出的所述第二信號的電平逆轉，將電平逆轉的所述第二信號的頻帶轉換成所述第一信號的頻帶，並將通過所述轉換獲得的信號作為消除信號輸出；以及加法器，將所述第一信號與所述消除信號進行相加，並將通過所述相加獲得的信號作為已校正信號輸出。
2. 根據權利要求1所述的噪聲消除裝置，其中，所述轉換部分通過將 所述第二信號的相位偏移180度來使所述第二信號的所述電平逆轉。
3. 根據權利要求1所述的噪聲消除裝置，還包括信號解調部分，將通過解調所述已校正信號獲得的信號作為已解調信 號輸出，並輸出利用所述已校正信號產生的控制信號，其中根據所述控制信號，所述轉換部分調節通過所述轉換獲得的所述第二 信號的頻帶，使得通過所述轉換獲得的所述頻帶的所述第二信號具有峰值 處的頻率分別與所述第一信號中所包含的所述噪聲具有峰值處的頻率相 符。
4. 根據權利要求1所述的噪聲消除裝置，還包括信號解調部分，將通過解調所述已校正信號獲得的信號作為已解調信 號輸出，並輸出利用所述已校正信號產生的控制信號，其中在所述控制信號表明所述已校正信號中包含了未被消除的所述噪聲 時，所述轉換部分進一步增大或減小通過所述轉換獲得的頻帶的所述第二 信號的所述電平，以減小所述已校正信號中所包含的所述噪聲。
5. 根據權利要求3所述的噪聲消除裝置，其中，在所述控制信號表明所述已校正信號中包含的所述通信信號的電平並不比所述已校正信號中包含的未被消除的所述噪聲的電平高10dB或更多時，所述轉換部分調節通過所述轉換獲得的所述第二信號的所述頻帶，使得通過所述轉換獲得的所述頻帶的所述第二信號具有峰值處的頻率分別與所述第一信號中包含的所 述噪聲具有峰值處的頻率相符。
6. 根據權利要求4所述的噪聲消除裝置，其中，在所述控制信號表明 所述已校正信號中包含的所述通信信號的電平並不比所述已校正信號中包 含的未被消除的所述噪聲的電平高10dB或更多時，所述轉換部分增大或 減小通過所述轉換獲得的所述頻帶的所述第二信號的所述電平，使得所述 已校正信號中包含的所述通信信號的所述電平比所述已校正信號中包含的 未被消除的所述噪聲的所述電平更高，並且使所述已校正信號中包含的所 述通信信號的所述電平與所述已校正信號中包含的未被消除的所述噪聲的 所述電平之間的差進一步增大。
7. 根據權利要求1所述的噪聲消除裝置，還包括信號解調部分，將通過解調所述已校正信號獲得的信號作為已解調信號輸出；信號消除部分，從所述已解調信號中僅消除通過解調所述通信信號獲 得的信號，並將通過所述消除獲得的信號作為噪聲監視信號輸出；和控制部分，根據所述噪聲監視信號的電平產生控制信號，並輸出所產 生的所述控制信號，其中在所述控制信號表明所述噪聲監視信號的所述電平具有非零值的時候，所述轉換部分調節通過所述轉換獲得的所述第二信號的頻帶，使得通過所述轉換獲得的所述頻帶的所述第二信號具有峰值處的頻率分別與所述 第一信號中包含的所述噪聲具有峰值處的頻率相符。
8. 根據權利要求1所述的噪聲消除裝置，還包括-信號解調部分，將通過解調所述已校正信號獲得的信號作為己解調信號輸出；信號消除部分，從所述已解調信號中僅消除通過解調所述通信信號獲 得的信號，並將通過所述消除獲得的信號作為噪聲監視信號輸出；和控制部分，根據所述噪聲監視信號的電平產生控制信號，並輸出所產 生的所述控制信號，其中在所述控制信號表明所述噪聲監視信號的所述電平具有非零值的時 候，所述轉換部分進一步增大或減小通過所述轉換獲得的所述頻帶的所述 第二信號的所述電平，使得所述噪聲監視信號的所述電平進一步減小。
9. 根據權利要求1所述的噪聲消除裝置，還包括第一分割部分，將所述第一信號分割成複數個信號，並輸出所述複數 個信號；和第二分割部分，將所述第二信號分割成與由所述第一分割部分分割所 述第一信號獲得的所述複數個信號的數目相等的多個信號，並輸出與所述 複數個信號的數目相等的所述多個信號，其中所述轉換部分將經過所述第二分割部分分割的所述第二信號的電平逆 轉，並將經過所述第二分割部分分割並且經過電平逆轉的所述第二信號的 頻帶分別轉換成由所述第一分割部分分割成所述複數個信號的所述第一信 號的頻帶，以輸出經過分割的所述消除信號，並且所述加法器把由所述第一分割部分分割所述第一信號獲得的所述複數 個信號分別加到經過分割的所述消除信號，以輸出經過分割的所述已校正 信號，所述噪聲消除裝置還包括信號合併解調部分，將對經過分割的所述已校正信號進行合併及解調 獲得的信號作為已解調信號輸出。
10. 根據權利要求9所述的噪聲消除裝置，還包括輸出調節部分，增大或減小經過分割的所述消除信號的電平，使得經 過分割的所述消除信號的所述電平與對由所述第一分割部分分割成所述復 數個信號的所述第一信號中包含的所述噪聲的電平進行逆轉獲得的電平相 符，以輸出具有增大或減小電平的所述消除信號，其中所述加法器將由所述第一分割部分分割成所述複數個信號的所述第一 信號加到經過分割並由所述輸出調節部分輸出的所述消除信號，以輸出經 過分割的所述已校正信號。
全文摘要
本發明的一個目的是提供一種噪聲消除裝置，該裝置具有簡化的結構並能夠消除噪聲。頻帶分割部分(351)用輸入數位訊號的頻帶的中心頻率作為邊界將輸入的數位訊號分割成數位訊號(D1)和數位訊號(D2)。相位調節部分(352)對數位訊號(D2)的電平和頻帶進行調節，並將電平和頻帶經過調節的信號輸出作為消除信號(R)。加法器(353)將消除信號(R)加到數位訊號(D1)，從而能夠把從數位訊號(D1)中消除了車內噪聲而得的信號輸出作為已校正信號(A)。
文檔編號H04B1/10GK101183876SQ20071018823
公開日2008年5月21日 申請日期2007年11月13日 優先權日2006年11月13日
發明者岡田廣毅 申請人:豐田自動車株式會社