噪声消除装置的制作方法

专利名称：噪声消除装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及噪声消除装置，更具体地说，涉及安装在车辆等中的噪声 消除装置。
背景技术：
无线电通信装置包括许多电路。此外，无线电通信装置还包括高灵敏 度的接收部分以接收高电平通信信号。因此，如传统上所知，无线电通信 装置所接收到的信号不仅包括通信信号，而且包括无线电通信装置自身电 路中所产生的噪声(下文中称为内部噪声)。因此，传统上已经设计了各 种方法来从无线电通信装置所接收到的信号中消除内部噪声。
图21的框示了日本专利公开No.2004-304670中公开的一种无线 电通信装置的结构概貌。图21所示无线电通信装置210包括第一天线 211、第二天线212、第一前端213、第二前端214、第一基带处理器 215、第二基带处理器216、计算部分217、放大波检测器218。
第一天线211接收信号，该信号包括期望的通信信号以及内部噪声。 第二天线212接收内部噪声。第一前端213将第一天线211所接收到的信 号进行频率转换成为基带信号，并向第一基带处理器215输出通过频率转 换获得的基带信号。第二前端214将由第二天线212接收到的内部噪声进 行频率转换成为基带噪声信号，并向第二基带处理器216输出通过频率转 换获得的基带噪声信号。第一基带处理器215对由第一前端213输出的基 带信号幅值进行归一化，并将经过幅值归一化处理的基带信号转换成数字 式基带信号。第二基带处理器216对第二前端214所输出的基带噪声信号 的幅值进行归一化，并将经过幅值归一化的基带噪声信号转换成数字式基 带噪声信号。
计算部分217执行储存噪声差信息的处理作为预处理。在执行通信
时，计算部分217使用此前储存的噪声差信号从数字式基带信号中除去内 部噪声，以便将不包括内部噪声的数字式基带信号输出作为估计接收信
号。下面会详细说明计算部分217所执行的这种预处理以及通信操作。
放大波检测器218根据由计算部分217输出的估计接收信号的信号强 度，对第一基带处理器215和第二基带处理器216各自使用的放大率进行 控制，从而以适当的方式对由第一基带处理器215输出的数字式基带信号 的幅值、以及由第二基带处理器216输出的数字式基带噪声信号的幅值进 行归一化。
接下来将说明计算部分所执行的预处理。在无线电通信装置210既未 接收到期望的通信信号、也未接收到无线电通信装置210外部产生的噪声 (下文中称为外部噪声)的状态下，计算部分217执行预处理。这样，第 一天线211接收到的信号只包括内部噪声。因此，第一基带处理器215所 输出的数字式基带信号只包括内部噪声。计算部分217对数字式基带信号 与数字式基带噪声信号之差进行储存作为噪声差信息。即，预处理是预先 储存信息的处理，所述信息表示由第一天线211接收到的内部噪声电平与 由第二天线212所接收到的内部噪声电平之差。
接下来将说明计算部分217所执行的通信操作。在执行通信时，计算 部分217计算预先储存的噪声差信息与第二基带处理器216输出的基带噪 声信号之差(下文中，计算结果将称为估计内部噪声)。这样，计算部分 217能够估计由第一基带处理器215输出的基带信号中所包含的内部噪声 电平。接着，计算部分217从第一基带处理器215输出的基带信号中减去 该估计内部噪声，并将通过相减获得的信号作为估计接收信号输出。由 此，计算部分217只从第一天线211所接收到的信号中除去内部噪声，从
而能够只输出期望的通信信号。
但是，这种传统无线电通信装置除了要有执行通信的天线外，还需要 有仅用于接收内部噪声的第二天线212，以消除内部噪声。因此，这种传 统无线电通信装置的结构复杂化了。此外，这种传统无线电通信装置的用 户需要将第二天线212设置在离产生内部噪声的源足够近的位置，以使这 种传统无线电通信装置能够由计算部分217精确地估计由第一天线211接
收到的信号中所包括的内部噪声。但是，在用户不能对产生内部噪声的源 进行定位时，用户就不能将第二天线212设置在离产生内部噪声的源足够 近的位置。即，在用户不能对产生内部噪声的源进行定位时，这种传统无 线电通信装置就不能精确地估计由第一天线211接收到的信号中所包括的 内部噪声。
此外，上述传统无线电通信装置具有一个第二天线212用于接收内部
噪声。但是，当存在多个产生噪声(例如内部噪声和外部噪声)的源时， 用户就需要根据产生噪声的源的数目来额外设定多个天线以接收噪声，以 便以令人满意的方式消除噪声。此外，还必须根据额外设定的天线数目来 额外提供前端和基带处理器。
一般地，无线电通信装置是通过在其中装入许多不同类型的电路而制 造的，因此无线电通信装置中包括了多个产生噪声的源，并难以精确地对 产生噪声的源进行定位。因此，用传统的无线电通信装置来消除噪声实际 上是不太实用的。

发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种噪声消除装置，它不用多个天线 即可消除噪声。
为了实现上述目的，本发明的第一方面针对一种用于对信号进行处理 的噪声消除装置，该信号包括经过调制的通信信号和噪声，该噪声消除装
置包括频带分割部分，通过使用信号的频带的中心频率作为边界，将信 号分割成第一信号以及第二信号，并输出第一信号和第二信号，第一信号
包括通信信号和噪声，第二信号只包括噪声；转换部分，将频带分割部分
所输出的第二信号的电平逆转，把经过电平逆转的第二信号的频带转换到
第一信号的频带，并将通过转换获得的信号作为消除信号输出；以及加法 器，将第一信号与消除信号进行相加，并将通过相加获得的信号作为已校 正信号输出。
在基于第一方面的第二方面，转换部分可以通过将第二信号的相位偏 移180度来使第二信号的电平逆转。在基于第一方面的第三方面，还设置了信号解调部分，它将通过解调 已校正信号进行获得的信号作为已解调信号输出，并输出利用已校正信号 产生的控制信号；根据控制信号，转换部分可以调节通过转换获得的第二 信号的频带，使得通过转换获得的频带的第二信号具有峰值处的频率分别 与第一信号中所包含的噪声具有峰值处的频率相符。
在基于第一方面的第四方面，还设置了信号解调部分，将通过解调已 校正信号获得的信号作为已解调信号输出，并输出利用已校正信号产生的
控制信号；在控制信号表明已校正信号包含了未被消除的噪声时，转换部 分还可以进一步增大或减小通过转换获得的频带的第二信号电平，从而减 小已校正信号中所包含的噪声。
在基于第三方面的第五方面，在控制信号表明己校正信号中包含的通 信信号的电平并不比已校正信号中包含的未被消除的噪声电平高10dB或 更多时，转换部分可以调节通过转换获得的第二信号的频带，使得通过转 换获得的频带的第二信号具有峰值处的频率分别与第一信号中包含的噪声 具有峰值处的频率相符。
在基于第四方面的第六方面，在控制信号表明已校正信号中包含的通 信信号的电平并不比已校正信号中包含的未被消除的噪声电平高10dB或 更多时，转换部分可以增大或减小通过转换获得的频带的第二信号的电 平，使得已校正信号中包含的通信信号的电平比已校正信号中包含的未被 消除的噪声的电平更高，并且使已校正信号中包含的通信信号的电平与已 校正信号中包含的未被消除的噪声的电平之间的差进一步增大。
在基于第一方面的第七方面，还设置了信号解调部分，将通过解调 已校正信号获得的信号作为已解调信号输出；信号消除部分，从已解调信 号中仅消除通过解调通信信号获得的信号，并将通过消除获得的信号作为 噪声监视信号输出；和控制部分，根据噪声监视信号的电平产生控制信 号，并输出所产生的控制信号，并且，在控制信号表明噪声监视信号的电 平具有非零值的时候，转换部分可以调节通过转换获得的第二信号的频 带，使得通过转换获得的频带的第二信号具有峰值处的频率分别与第一信 号中包含的噪声具有峰值处的频率相符。
在基于第一方面的第八方面，还设置了信号解调部分，将通过解调 已校正信号获得的信号作为已解调信号输出；信号消除部分，从已解调信 号中仅消除通过解调通信信号获得的信号，并将通过消除获得的信号作为 噪声监视信号输出；和控制部分，根据噪声监视信号的电平产生控制信 号，并输出所产生的控制信号，并且，在控制信号表明噪声监视信号的电 平具有非零值的时候，转换部分可以进一步增大或减小通过转换获得的频 带的第二信号的电平，使得噪声监视信号的电平进一步减小。
在基于第一方面的第九方面，噪声消除装置还包括第一分割部分， 将第一信号分割成复数个信号，并输出复数个信号；和第二分割部分，将
第二信号分割成与由第一分割部分分割第一信号获得的复数个信号的数目 相等的多个信号，并输出与复数个信号的数目等的多个信号，并且，转换 部分将经过第二分割部分分割的第二信号的电平逆转，并将经过第二分割 部分分割的第二信号的频带分别转换成由第一分割部分分割成复数个信号 的第一信号的频带，以输出经过分割的消除信号，并且加法器把由第一分 割部分分割第一信号获得的复数个信号分别加到经过分割的消除信号，以 输出经过分割的已校正信号，噪声消除装置还可以包括信号合并解调部 分，将对经过分割的已校正信号进行合并及解调获得的信号作为己解调信 号输出。
在基于第九方面的第十方面，还设置了输出调节部分，增大或减小经 过分割的消除信号的电平，使得经过分割的消除信号的电平与对由第一分 割部分分割成复数个信号的第一信号中包括的噪声的电平进行逆转获得的 电平相符，以输出具有增大或减小电平的消除信号，并且，加法器可以将 由第一分割部分分割成复数个信号的第一信号加到经过分割并由输出调节 部分输出的消除信号，以输出经过分割的已校正信号。
根据第一方面，使用第二信号来产生用于从第一信号中消除噪声的消 除信号，因此这种具有简化结构的噪声消除装置能够有效地消除以规则间 隔产生的噪声。
根据第二方面，可以将第二信号的电平逆转而不必使用专门结构，所 述专门结构例如包括将第二信号的电平逆转的专用放大器。
根据第三方面，即使在第一信号中包含的噪声出现的频率随着时间而 变化的时候，也可以有效地从第一信号中消除噪声。
根据第四方面，即使在第一信号中包含的噪声的电平随着时间而变化 的时候，也可以有效地从第一信号中消除噪声。
根据第五方面，可以调节通过转换获得的第二信号的频带，使得已校 正信号中包含的通信信号的电平继续比已校正信号中包含的未消除噪声的 电平高出10dB或更多。因此，信号解调部分能够继续可靠地解调己校正 信号。
根据第六方面，可以将增大或减小通过转换获得的频带的第二信号电 平，使得己校正信号中包含的通信信号的电平继续比已校正信号中包含的 未消除噪声的电平高出10dB或更多。因此，信号解调部分能够继续可靠 地解调己校正信号。
根据第七方面，根据己解调信号中包含的噪声电平，转换部分能够调 节通过转换获得的第二信号的频带。因此，信号解调部分能够继续获得令 人满意的解调结果。
根据第八方面，根据已解调信号中包含的噪声电平，转换部分能够调 节通过转换获得的频带的第二信号的电平。因此，信号解调部分能够继续 获得令人满意的解调结果。
根据第九方面，第一信号和第二信号各自被进一步分割成复数个信 号，因此可以单独调节第一信号和第二信号各自的复数个信号的电平和频 带。
根据第十方面，可以单独调节经过分割的消除信号的电平，从而分别 与通过分割第一信号获得的多个信号的电平相对应。
根据下面对本发明的详细说明，结合附图，可以更加明白本发明的这 些以及其他的目的、特征、方面和优点。


图1是图示了信号频谱的示意图，该信号包括以规则间隔产生的噪
声；
图2的示意示了以规则间隔产生的噪声的频谱；
图3的框示了根据第一实施例的无线电通信装置的结构概貌； 图4的示意图详细图示了根据第一实施例的数字信号处理器的结构； 图5的示意示了输入到根据第一实施例的数字信号处理器的数字 信号的频谱概貌；
图6的示意示了根据第一实施例由频带分割部分执行的操作；
图7A的示意示了根据第一实施例由相位调节部分执行的操作；
图7B的示意示了根据第一实施例由相位调节部分执行的操作；
图8的示意示了根据第一实施例由加法器353执行的操作；
图9的示意示了频带分割部分的具体构造；
图10的框示了根据第二实施例的无线电通信设备的结构概貌；
图11的示意图详细图示了根据第二实施例的数字信号处理器的结
构；
图12的框示了根据第三实施例的无线电通信装置的结构概貌； 图13的示意图详细图示了根据第三实施例的数字信号处理器的结
构；
图14的示意示了输入到根据第三实施例的数字信号处理器的数 字信号的频谱概貌；
图15的示意示了根据第三实施例由频带分割部分执行的操作； 图16的示意示了根据第三实施例由预定频带分割部分执行的操
作；
图17A的示意示了根据第三实施例由相位调节部分执行的操作； 图17B的示意示了根据第三实施例由相位调节部分执行的操作； 图17C的示意示了根据第三实施例由相位调节部分执行的操作； 图18A的示意示了根据第三实施例由第一输出调节部分执行的操
作；
图18B的示意示了根据第三实施例由第二输出调节部分执行的操
作；
图18C的示意示了根据第三实施例由第三输出调节部分执行的操
作；
图19A的示意示了根据第三实施例由第一加法器执行的操作； 图19B的示意示了根据第三实施例由第二加法器执行的操作； 图19C的示意示了根据第三实施例由第三加法器执行的操作；
图20的示意示了根据第三实施例由信号合并重构部分执行的操
作；
图21的示意示了传统的无线电通信装置的结构概貌。
具体实施例方式
车辆(例如汽车)包括用于发送和接收无线电波的高灵敏度的无线电 通信装置，还包括种电子元件。因此，安装在车辆中的无线电通信装置所 接收到的信号包括了车辆中安装的各种电子元件所产生的噪声。
图1示出了车辆(例如汽车)中安装的高压逆变器所产生的噪声(作 为上述噪声的示例)的频谱观测结果。图1所示的观测结果表明，高压逆 变器所产生的噪声具有间隔约为20kHz的峰值。这种噪声对安装在车辆 (例如汽车)中的无线电通信装置有不利影响。具体地说，例如，对微弱 无线电波进行处理的设备所用的无线电通信装置受到图1所示噪声的显著 影响。对微弱无线电波进行处理的设备所用的无线电通信装置包括了例如 用于智能钥匙、轮胎气压监视器、以及电子收费系统(下文中称为ETC) 的无线电通信装置。
图2示出了在高压逆变器所产生的噪声频谱中，除了分配给无线电通 信装置的频带之外的特定频带的频谱观测结果。图2所示观测结果表明， 高压逆变器所产生的噪声具有以约20kHz的间隔所产生的高电平峰值、以 及以约10kHz的间隔所产生的低电平峰值。具体地说，图2所示观测结果 所表示的噪声具有这样的特性在特定的受限频带中，噪声具有几乎恒定 的电平并具有频率间隔基本均匀的峰值，出现这些峰值的间隔表现出了周 期性。
根据本发明，利用图2所示的观测结果所表示的噪声(下文中称为车 内噪声)的周期性，来从安装在车辆(例如汽车)中的无线电通信装置所 接收到的信号中消除车内噪声。下面将参考附图对本发明的实施例进行说 明。
(第一实施例)
图3是图示了无线电通信装置30的结构概貌的框图，无线电通信装
置30包括了根据本发明第一实施例的噪声消除装置。图3所示无线电通 信装置30包括天线31、前端32、中间频率信号处理器(下文中称为IF (中间频率)信号处理器)33、模数转换器(下文中称为ADC) 34、以及 数字信号处理器35。
天线31接收信号，该信号包括通信信号和车内噪声。通信信号是通 过以规定方式进行调制所获得的信号，所述调制例如调幅(AM)、调频 (FM)和调相(PM)。此外，通信信号的频带是预先分配的频带，其被 分配给智能钥匙、轮胎气压监视器、ETC、 AM广播和FM广播中所包括 的各个无线电通信装置30。
前端32对天线31所接收到的信号进行频率转换，并将通过频率转换 获得的信号作为中间频率信号输出。
IF信号处理器33放大由前端32输出的中间频率信号，并以模拟信号 形式输出经放大的中间频率信号。
ADC 34对IF信号处理器33所输出的模拟信号进行采样，以将模拟信 号转换成数字信号，并输出该数字信号。在通过转换获得的数字信号中， ADC 34只使下述频带内的数字信号通过其中所包括的滤波器，所述频带 包括了通信信号的频带并具有通信信号的频带带宽两倍的带宽。ADC 34 将已经通过滤波器的数字信号输出。
数字信号处理器35从ADC 34输出的数字信号中消除车内噪声，从而
将不包括车内噪声的数字信号重构为通信信号。
图4的框图详细图示了数字信号处理器35的结构。数字信号处理器 35包括频带分割部分351、相位调节部分352、加法器353、以及信号重 构部分354。
图5是图示了由ADC 34输出的数字信号频谱的示意图。如图5所 示，由ADC 34输出的数字信号中所包括的车内噪声包括具有恒定电平a
的噪声以及具有恒定电平b的噪声。在图5中，fl表示通信信号的频带，
G表示仅车内噪声的频带。此外，在图5中，f3表示由ADC 34输出的数 字信号的频带。频带fi具有通信信号频带fl的带宽两倍的带宽。图6至 图8是图示了从数字信号中消除车内噪声的数字信号处理器35的原理示 意图。由ADC 34输出的如图5所示的数字信号是ADC 34通过将图2所 示的车内噪声叠加在通信信号上获得的信号转换成数字信号而获得的。下 面将参考图4至图8，对根据第一实施例的数字信号处理器35中包括的各 个部件所执行的操作进行详细说明。
图6是图示了由频带分割部分351所执行的操作的示意图。通过使用 图6所示的分割频率作为边界，频带分割部分351将ADC 34输出的数字 信号分割成数字信号Dl和数字信号D2，并输出通过分割获得的这些信 号。分割频率是表示ADC 34输出的数字信号的频带fi带宽中心的频率。 具体地说，数字信号D1的频率带宽D1等于数字信号D2的频率带宽。此 外，数字信号D1包括通信信号和车内噪声，而数字信号D2只包括车内噪 声。下面会详细说明频带分割部分351对数字信号进行分割所用的方法。
图7A和图7B是图示了相位调节部分352所执行的操作的示意图。相 位调节部分352对数字信号D2的相位和频带进行调节。相位调节部分352 向加法器353将经过相位和频带调节的数字信号D2作为消除信号R输 出。更具体地说，如图7A所示，相位调节部分352将数字信号D2的相位 偏移180度。由此，数字信号D2的电平被逆转。如图7B所示，相位调节 部分352把经过电平逆转的数字信号D2的频带转换到数字信号Dl的频 带，以产生并输出消除信号R。
数字信号Dl中包含的车内噪声和数字信号D2中包含的车内信号具有 相同的电平。此外，数字信号Dl中包含的车内噪声信号所具有的峰值之 间的频率间隔等于数字信号D2中包含的车内噪声信号所具有的峰值之间 的频率间隔。这些是图2所示车内噪声的特征。具体地说，在将消除信号 R加到数字信号Dl时，可以只消除数字信号Dl中包含的车内噪声，其 中，所述消除信号R是如下获得的将数字信号D2的电平逆转，并对经 过电平逆转的数字信号D2的频带进行转换，使之与数字信号Dl的频带相
符。此外，根据由信号重构部分354输出的控制信号CS，相位调节部分
352还对消除信号R的电平和频带中至少一者进行控制。下面将对相位调 节部分352根据控制信号CS对消除信号R的电平和频带中至少一者进行 控制的原因进行说明。
图8是图示了加法器353所执行的操作的示意图。加法器353将频带 分割部分351所输出的数字信号Dl加到相位调节部分352所输出的消除 信号R。加法器353将通过相加获得的信号作为已校正信号A输出到信号 重构部分354。加法器353所输出的已校正信号A是这样的信号它只包 括通信信号，而不包括已被从数字信号D1中消除的车内噪声。
信号重构部分354以某种调制方法解调由加法器353输出的已校正信 号A，并将已解调作为解调信号DM输出，其中，所述调制方法是针对由 天线31接收到的通信信号而预先定义的。此外，信号重构部分354还向 相位调节部分352输出控制信号CS。
接下来将对相位调节部分根据控制信号CS对消除信号R的电平和频 带中至少一者进行控制的原因进行说明。随着时间流逝，车内噪声的电平 会变化，车内噪声的峰值之间的间隔也发生改变。因此，已校正信号A可 能包括了未被消除的车内噪声。因此，相位调节部分352根据由信号重构 部分354所输出的控制信号CS对消除信号R的频带进行调节，使得消除 信号R具有峰值的位置的频率与数字信号Dl中包括的车内噪声具有峰值 的位置的频率相符。或者，根据由信号重构部分354输出的控制信号 CS，相位调节部分352增大或减小消除信号R的电平。由此，即使随着时 间流逝，数字信号Dl中包含的车内噪声电平发生了变化、数字信号Dl中 包含的车内噪声峰值间隔发生了变化的时候，相位调节部分352也能够产
生消除信号R，所述消除信号R能够以令人满意的方式消除数字信号Dl 中包含的车内噪声。
控制信号CS例如可以是这样的信号，该信号表示己校正信号A中包 含有未消除的噪声。因此，信号重构部分354能够通过输出控制信号CS 而将下述情况通知相位调节部分352:已校正信号A包括了未被消除的噪 声。因此，相位调节部分352能够对消除信号R的电平和频带中至少一者进行控制，从而防止已校正信号A中包含未被消除的噪声。
此外，控制信号CS还可以是这样的信号，该信号表示在已校正信号 A中，通信信号的电平并不比未被消除的噪声电平高10dB或更多。这
样，当信号重构部分354向相位调节部分352输出控制信号CS时，相位 调节部分352能够对消除信号R的电平和频带中至少一者进行控制，使得 己校正信号A中所包括的通信信号电平比已校正信号A中所包括的噪声电 平更高，并使得已校正信号A中所包括的通信信号电平与已校正信号A中 所包括的未被消除噪声的电平之间的差进一步增大。
接下来将对频带分割部分351对数字信号进行分割的一种示例性方法 进行说明。频带分割部分351包括图9所示的低通滤波器(下文中称为 LPF) 3511和带通滤波器(下文中称为BPF) 3512。在输入信号中，LPF 3511只使频率低于预定频率的信号通过。在输入信号中，BPF 3512只使 预定频带中的信号通过。因此，在用LPF 3511使频率低于分割频率的信 号通过、用BPF 3512使频率处于下述频带中的信号通过的情况下，频带 分割部分351能够用分割频率作为边界来对输入的数字信号进行分割，其 中所述频带从分割频率到对应于分割频率两倍的频率。
通信信号的频带是预先分配给包括无线电通信装置30的设备(例如 智能钥匙、轮胎气压监视器、ETC、 AM广播、和FM广播)的。因此， 要通过LPF 3511的信号频带和要通过BPF 3512的信号频带可以根据包括 无线电通信装置30的设备来预先设定。频带分割部分351使用LPF 3511 和BPF 3512， LPF 3511和BPF 3512各自中己经预设了上述频带，由此将 ADC 34输出的数字信号分割成数字信号Dl和数字信号D2。
频带分割部分351的结构不限于图9所示的结构。频带分割部分351 可以具有任何结构，所述结构能够用期望的频率作为边界来将输入数字信 号分割成具有带宽彼此相等的频带的两个信号。
如上所述，在根据第一实施例的噪声消除装置中，加法器353将数字 信号Dl加到如上所述由相位调节部分352所产生的消除信号R，从而获 得通过从数字信号Dl中仅消除车内噪声获得的信号作为已校正信号A， 并且信号重构部分354能够对不包括车内噪声的已校正信号A进行解调作
为通信信号。因此，这种噪声消除装置具有简化的结构，并能够获得从所 接收的信号中消除了噪声的令人满意的解调结果。 (第二实施例)
图10的框示了一种无线电通信装置100的结构概貌，该装置包 括了根据本发明第二实施例的噪声消除装置。图ll是详细图示了图10所 示数字信号处理器]01结构的框图。图IO所示无线电通信装置100具有与
图3所示无线电通信装置30相同的结构，只是无线电通信装置100具有图 11所示的数字信号处理器101而不是图4所示数字信号处理器35。更具体 地说，图11所示数字信号处理器101与图4所示数字信号处理器35的不 同之处在于，数字信号处理器101包括信号重构部分1001、预定信号消除 部分1002和控制部分1003。在图10和图11中，无线电通信装置100和 数字信号处理器101中与图3所示无线电通信装置30和图4所示数字信号 处理器35中相同的部件由相同的对应标号表示，并将不再对其进行详细 说明。下面将参考图11，对根据第二实施例的数字信号处理器IOI执行的 操作进行说明。
信号重构部分1001对由加法器353输出的已校正信号A进行解调， 并将通过解调获得的信号作为解调信号DM输出。
预定信号消除部分1002从解调信号DM中仅消除期望的通信信号， 并将通过消除期望的通信信号而获得的信号作为噪声监视信号NM输出到 控制部分1003。
随着时间流逝，车内噪声的电平发生变化，车内噪声所具有的峰值间 隔也发生改变。因此，已校正信号A可能包括了未被消除的车内噪声。在 信号重构部分1001对包括未被消除车内噪声的己校正信号A进行解调 时，解调信号DM也包括了未被消除的噪声。因此，预定信号消除部分 1002从解调信号DM中仅消除期望的通信信号，从而仅将解调信号DM中 所包括的未消除噪声作为噪声监视信号NM输出。如上所述，通信信号的 频带是预先分配的，因此可以在预定信号消除部分1002中预先设定要由 预定信号消除部分1002消除的信号(即通信信号)频带。
控制部分1003根据噪声监视信号NM产生控制信号CS，并向相位调节部分352输出所产生的控制信号CS。控制信号CS例如可以是这样的信 号，该信号表示噪声监视信号的电平具有非零的值。因此，控制部分1003 能够将下述情况通知相位调节部分352，即噪声监视信号的电平(即已校 正信号A中所包括的未消除噪声的电平)具有非零的值。因此，相位调节 部分352能够对消除信号R的电平和频带中至少一者进行控制，以减小已 校正信号A屮所包含的噪声电平。相位调节部分352根据由控制部分1003 所输出的控制信号CS对消除信号R的电平和频带中至少一者进行控制的 原因与第一实施例中所述相同，因此将不再在此对其进行说明。
根据第二实施例，控制部分1003根据噪声监视信号NM对相位调节 部分352进行控制，所述噪声监视信号NM是从解调信号DM中仅消除通 信信号而获得的。这样，无线电通信装置100仅根据解调信号DM中所包 括的未消除车内噪声来对相位调节部分352进行控制。因此，与根据第一 实施例的无线电通信装置30相比，根据第二实施例的无线电通信装置100 能够以更高的精度消除车内噪声。
控制部分1003不一定要将相位调节部分352控制得使噪声监视信号 NM的电平具有零值。控制部分1003可以对相位调节部分352进行控制， 使得噪声监视信号NM的电平具有预定范围内的值。 (第三实施例)
图12的框示了无线电通信装置120的结构概貌，该装置120包括 了根据本发明第三实施例的噪声消除装置。图13是详细图示了图12所示 数字信号处理器121结构的框图。图12所示无线电通信装置120具有与图 3所示无线电通信装置30相同的结构，只是无线电通信装置120具有图13 所示数字信号处理器121而不是图4所示数字信号处理器。在图12和图 13中，无线电通信装置120和数字信号处理器121中与图3所示无线电通 信装置30和图4所示数字信号处理器35中相同的部件由相同的对应标号 表示，并将不再对其进行详细说明。
图14是图示了输入到数字信号处理器121的数字信号的示意图。在 第三实施例中，与第一实施例不同，被输入数字信号处理器121的数字信 号中所包含的车内噪声不具有恒定电平。根据第三实施例的数字信号处理
器121能够从数字信号中消除甚至不具备恒定电平的车内噪声。
图15至图20是图示了数字信号处理器121处理信号方法的示意图。
下面将参考图13至图20，对由数字信号处理器121执行的操作进行详细 说明。
图13所示数字信号处理器12包括频带分割部分351、预定频带分 割部分1201、相位调节部分1202、第一输出调节部分1203、第二输出调 节部分1204、第三输出调节部分1205、第一加法器1206、第二加法器 1207、第三加法器1208、以及信号合并重构部分1209。
图15是图示了由频带分割部分351所执行的操作的示意图。频带分 割部分351以与第一实施例所述相同的方式将ADC 34输出的数字信号分 割成数字信号Dl和数字信号D2，因此将不再对其进行详细说明。
图16是图示了由预定频带分割部分1201执行的操作的示意图。预定 频带分割部分1201将频带分割部分351输出的数字信号Dl按照频率的升 序分割成数字信号Dl一l、数字信号D^2和数字信号Dl一3，并输出通过 分割获得的这些信号。在本实施例中，通信信号包含在数字信号Dl_2 中。
图17A、 17B禾Q 17C是图示了由相位调节部分1202所执行的操作的 示意图。如图17A所示，相位调节部分1202按照频率的升序将数字信号 D2分割成三个数字信号，即数字信号D2—1、数字信号D2—2和数字信号 D2—3。相位调节部分1202调节通过分割获得的三个数字信号各自的相位 和频带，并将相位和频带经过调节的各个数字信号输出。
更具体地说，如图17B所示，相位调节部分1202使通过分割获得的 数字信号D2一l、数字信号D2—2和数字信号D2—3各自的相位偏移180 度。这样，相位经过偏移的每个信号具有负的电平。如图17C所示，相位 调节部分1202将各自具有负电平的这些信号的频带分别转换成数字信号 D1—1、数字信号Dl—2和数字信号D1—3的频带。各自的相位和频带经过 相位调节部分1202调节的这些信号分别表示为数字信号D2—1R、数字信 号D2—2R和数字信号D2一3R。
此外，相位调节部分1202根据由信号合并重构部分1209所输出的控
制信号CS，对数字信号D2—1R、数字信号D2—2R和数字信号D2—3R各自 的电平和频带中至少一者进行控制。相位调节部分1202根据由信号合并 重构部分1209所输出的控制信号CS对数字信号D2—1R、数字信号 D2—2R和数字信号D2—3R各自的电平和频带中至少一者进行控制的原因 将在下面说明。
图18A、 18B禾B 18C是分别图示了第一输出调节部分1203、第二输出 调节部分1204和第三输出调节部分1205的操作的示意图。如图18A所 示，根据由信号合并重构部分1209所输出的第一输出调节信号Gl，第一 输出调节部分1203对由相位调节部分1202输出的数字信号D2一1R的电平 进行放大或衰减，使之与通过对数字信号Dl_l中包含的车内噪声电平进 行逆转获得的电平相符，并将这种经过放大或衰减的信号作为消除信号 Rl而输出。
如图18B所示，根据由信号合并重构部分1209所输出的第二输出调 节信号G2，第二输出调节部分1204对由相位调节部分1202输出的数字信 号D2—2R的电平进行放大或衰减，使之与通过对数字信号D1—2中包含的 车内噪声电平进行逆转获得的电平相符，并将这种经过放大或衰减的信号 作为消除信号R2而输出。
如图18C所示，根据由信号合并重构部分1209所输出的第三输出调 节信号G3，第三输出调节部分1205对由相位调节部分1202输出的数字信 号D2—3R的电平进行放大或衰减，使之与通过对数字信号D1—3中包含的 车内噪声电平进行逆转获得的电平相符，并将这种经过放大或衰减的信号 作为消除信号R3而输出。
第一输出调节部分1203、第二输出调节部分1204和第三输出调节部 分1205各自分别对由相位调节部分1202所输出的数字信号D2—1R、数字 信号D2—2R和数字信号D2—3R的电平进行放大或衰减，以分别产生消除 信号Rl、消除信号R2和消除信号R3。由第一输出调节部分1203、第二 输出调节部分1204和第三输出调节部分1205分别产生的消除信号R1、消 除信号R2和消除信号113分别被加到数字信号D1—1、数字信号Dl一2和数 字信号Dl 3，以便仅消除数字信号D1—1、数字信号D1—2和数字信号
Dl—3中分别包含的车内噪声。
图19A、 19B和19C是分别图示了由第一加法器1206、第二加法器 1207和第三加法器1208所执行的操作的示意图。如图19A所示，第一加 法器1206将第一输出调节部分1203所输出的消除信号Rl加到由预定频 带分割部分1201所输出的数字信号D1—1。第一加法器1206将通过相加获 得的信号作为第一已校正信号Al输出到信号合并重构部分1209。由第一 加法器1206输出的第一己校正信号Al是通过从数字信号D1—1中仅消除 车内噪声而获得的信号。
如图19B所示，与第一加法器1206—样，第二加法器1207将第二输 出调节部分1204所输出的消除信号R2加到由预定频带分割部分1201所 输出的数字信号Dl一2，并将通过相加获得的信号作为第二已校正信号A2 输出到信号合并重构部分1209。如图19C所示，与第一加法器1206 — 样，第三加法器1208将第三输出调节部分1205所输出的消除信号R3加 到由预定频带分割部分1201所输出的数字信号Dl一3，并将通过相加获得 的信号作为第三己校正信号A3输出到信号合并重构部分1209。第二已校 正信号A2和第三已校正信号A3以及第一已校正信号Al都不包括车内噪 声。
图20是图示了信号合并重构部分1209所执行的操作的示意图。信号 合并重构部分1209将第一已校正信号Al、第二己校正信号A2和第三已 校正信号A3进行合并，以重构出与从数字信号Dl中消除车内噪声而得到 的信号相对应的信号。信号合并重构部分1209使用对于天线31接收到的 通信信号预先定义的调制方法对经重构的信号进行解调，并将通过解调获 得的信号作为解调信号DM输出。此外，信号合并重构部分1209还向相
位调节部分1202输出控制信号CS。
下面将说明相位调节部分1202根据控制信号CS对数字信号D2JR、 数字信号D2一2R和数字信号1)2_311各自的电平和频带中至少一者进行控 制的原因。随着时间流逝，车内噪声的电平会发生变化，车内噪声的峰值 间隔也发生改变。因此，各个第一己校正信号A1、第二已校正信号A2和 第三己校正信号A3可能会包括未被消除的车内噪声。因此，根据由信号
合并重构部分1209输出的控制信号CS，相位调节部分1202对数字信号 D2—1R、数字信号D2—2R和数字信号D2—3R各自的频带进行控制，使得 数字信号D2一1R、数字信号D2—2R和数字信号D2—3R各自具有峰值的频 率与数字信号D1—1、数字信号Dl一2和数字信号D1—3各自所包括的车内 噪声具有峰值的相应频率相符。由此，即使在随着时间流逝，数字信号 Dl一l、数字信号D1—2和数字信号D1—3各自所包括的车内噪声的电平发 生变化，并且数字信号Dl_l、数字信号Dl—2和数字信号Dl一3各自所包 括的车内噪声峰值间隔发生改变的时候，相位调节部分1202也能够产生 数字信号D2—1R、数字信号D2—2R和数字信号D2—3R，这些数字信号能 够有效地消除数字信号D1—1、数字信号Dl一2和数字信号Dl一3各自所包 括的车内噪声。
控制信号CS可以是例如这样的信号，该信号表明第一已校正信号 Al、第二已校正信号A2和第三已校正信号A3各自包括未被消除的噪 声。这样，信号合并重构部分1209输出该控制信号CS，以便向相位调节 部分1202通知这样的情况第一已校正信号Al、第二已校正信号A2和 第三已校正信号A3各自包括未被消除的噪声。因此，相位调节部分1202 能够对数字信号D2JR、数字信号D2—2R和数字信号D2一3R各自的频带 进行控制，从而防止各个第一已校正信号Al、第二已校正信号A2和第三 已校正信号A3包括未被消除的噪声。
此外，控制信号CS还可以例如是这样的信号，该信号表明，在第一 己校正信号Al、第二已校正信号A2和第三已校正信号A3各自中(在本 实施例中，通信信号只包含在第二己校正信号A2中)，通信信号的电平 并不比未被消除的噪声电平高出10dB或更多。这样，当信号合并重构部 分1209向相位调节部分1202输出该控制信号CS时，相位调节部分1202 就能够对数字信号D2一1R、数字信号D2—2R和数字信号D2—3R的频带进 行控制，使得在第--已校正信号A1、第二已校正信号A2和第三已校正信 号A3中，通信信号的电平比噪声电平更高，并且第一已校正信号A1、第 二已校正信号A2和第三已校正信号A3中，通信信号的电平与未消除噪声 的电平之间的差进一歩增大。
在第三实施例中，如上所述，数字信号Dl中包含的车内噪声不具有 恒定电平。因此，如果即使在将相位和频带经过调节的数字信号D2加到 数字信号Dl时，也像第一实施例中一样使数字信号Dl保持不被分割并使
数字信号D2保持不被分割，就不能消除图14所示的车内噪声。
因此，根据第三实施例的数字信号处理器121将数字信号Dl分割成 三个信号，并将数字信号D2分割成三个信号。对各个数字信号D2—1、数 字信号D2—2和数字信号D2—3进行相位、频带和电平方面的调节，并且， 把在相位、频带和电平方面经过调节的各个数字信号D2—1、数字信号 D2—2和数字信号D2—3分别加到数字信号D1—1 、数字信号Dl一2和数字信 号Dl一3。因此，根据第三实施例的数字信号处理器121能够有效地消除 数字信号Dl中所包含的不具有恒定电平的车内噪声。
在第三实施例中，数字信号Dl和数字信号D2各自被分割成三个信 号。不过，取决于无线电通信装置120所接收到的通信信号的强度和/或车 内噪声的类型，数字信号D]和数字信号D2可以各自被分割成任意数目个 信号。
在第三实施例中，控制信号CS、第一输出调节信号Gl、第二输出调 节信号G2和第三输出调节信号G3是根据由信号合并重构部分1209所重 构的信号的电平来输出的。但是，数字信号处理器121也可以具有像第二 实施例中所述那样的预定信号消除部分和控制部分，从而根据解调信号 DM中包含的未消除车内噪声的电平，来对相位调节部分1202、第一输出 调节部分1203、第二输出调节部分1204和第三输出调节部分1205进行控 制。
可以用数字滤波器来制造数字信号处理器35、数字信号处理器101和 数字信号处理器121各个部件，所述数字滤波器是利用例如Z变换的设计 技术来设计的。
尽管已经对本发明进行了详细说明，但是上述说明在任何方面都是示 例性而非限制性的。应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，可以设计 许多种其他的变更和修改形式。
权利要求
1.一种噪声消除装置，用于对信号进行处理，所述信号包括经过调制的通信信号和噪声，所述噪声消除装置包括频带分割部分，通过使用所述信号的频带的中心频率作为边界，将所述信号分割成第一信号以及第二信号，并输出所述第一信号和所述第二信号，所述第一信号包括所述通信信号和所述噪声，所述第二信号只包括所述噪声；转换部分，将所述频带分割部分所输出的所述第二信号的电平逆转，将电平逆转的所述第二信号的频带转换成所述第一信号的频带，并将通过所述转换获得的信号作为消除信号输出；以及加法器，将所述第一信号与所述消除信号进行相加，并将通过所述相加获得的信号作为已校正信号输出。
2. 根据权利要求1所述的噪声消除装置，其中，所述转换部分通过将 所述第二信号的相位偏移180度来使所述第二信号的所述电平逆转。
3. 根据权利要求1所述的噪声消除装置，还包括信号解调部分，将通过解调所述已校正信号获得的信号作为已解调信 号输出，并输出利用所述已校正信号产生的控制信号，其中根据所述控制信号，所述转换部分调节通过所述转换获得的所述第二 信号的频带，使得通过所述转换获得的所述频带的所述第二信号具有峰值 处的频率分别与所述第一信号中所包含的所述噪声具有峰值处的频率相 符。
4. 根据权利要求1所述的噪声消除装置，还包括信号解调部分，将通过解调所述已校正信号获得的信号作为已解调信 号输出，并输出利用所述已校正信号产生的控制信号，其中在所述控制信号表明所述已校正信号中包含了未被消除的所述噪声 时，所述转换部分进一步增大或减小通过所述转换获得的频带的所述第二 信号的所述电平，以减小所述已校正信号中所包含的所述噪声。
5. 根据权利要求3所述的噪声消除装置，其中，在所述控制信号表明所述已校正信号中包含的所述通信信号的电平并不比所述已校正信号中包含的未被消除的所述噪声的电平高10dB或更多时，所述转换部分调节通过所述转换获得的所述第二信号的所述频带，使得通过所述转换获得的所述频带的所述第二信号具有峰值处的频率分别与所述第一信号中包含的所 述噪声具有峰值处的频率相符。
6. 根据权利要求4所述的噪声消除装置，其中，在所述控制信号表明 所述已校正信号中包含的所述通信信号的电平并不比所述已校正信号中包 含的未被消除的所述噪声的电平高10dB或更多时，所述转换部分增大或 减小通过所述转换获得的所述频带的所述第二信号的所述电平，使得所述 已校正信号中包含的所述通信信号的所述电平比所述已校正信号中包含的 未被消除的所述噪声的所述电平更高，并且使所述已校正信号中包含的所 述通信信号的所述电平与所述已校正信号中包含的未被消除的所述噪声的 所述电平之间的差进一步增大。
7. 根据权利要求1所述的噪声消除装置，还包括信号解调部分，将通过解调所述已校正信号获得的信号作为已解调信号输出；信号消除部分，从所述已解调信号中仅消除通过解调所述通信信号获 得的信号，并将通过所述消除获得的信号作为噪声监视信号输出；和控制部分，根据所述噪声监视信号的电平产生控制信号，并输出所产 生的所述控制信号，其中在所述控制信号表明所述噪声监视信号的所述电平具有非零值的时候，所述转换部分调节通过所述转换获得的所述第二信号的频带，使得通过所述转换获得的所述频带的所述第二信号具有峰值处的频率分别与所述 第一信号中包含的所述噪声具有峰值处的频率相符。
8. 根据权利要求1所述的噪声消除装置，还包括-信号解调部分，将通过解调所述已校正信号获得的信号作为己解调信号输出；信号消除部分，从所述已解调信号中仅消除通过解调所述通信信号获 得的信号，并将通过所述消除获得的信号作为噪声监视信号输出；和控制部分，根据所述噪声监视信号的电平产生控制信号，并输出所产 生的所述控制信号，其中在所述控制信号表明所述噪声监视信号的所述电平具有非零值的时 候，所述转换部分进一步增大或减小通过所述转换获得的所述频带的所述 第二信号的所述电平，使得所述噪声监视信号的所述电平进一步减小。
9. 根据权利要求1所述的噪声消除装置，还包括第一分割部分，将所述第一信号分割成复数个信号，并输出所述复数 个信号；和第二分割部分，将所述第二信号分割成与由所述第一分割部分分割所 述第一信号获得的所述复数个信号的数目相等的多个信号，并输出与所述 复数个信号的数目相等的所述多个信号，其中所述转换部分将经过所述第二分割部分分割的所述第二信号的电平逆 转，并将经过所述第二分割部分分割并且经过电平逆转的所述第二信号的 频带分别转换成由所述第一分割部分分割成所述复数个信号的所述第一信 号的频带，以输出经过分割的所述消除信号，并且所述加法器把由所述第一分割部分分割所述第一信号获得的所述复数 个信号分别加到经过分割的所述消除信号，以输出经过分割的所述已校正 信号，所述噪声消除装置还包括信号合并解调部分，将对经过分割的所述已校正信号进行合并及解调 获得的信号作为已解调信号输出。
10. 根据权利要求9所述的噪声消除装置，还包括输出调节部分，增大或减小经过分割的所述消除信号的电平，使得经 过分割的所述消除信号的所述电平与对由所述第一分割部分分割成所述复 数个信号的所述第一信号中包含的所述噪声的电平进行逆转获得的电平相 符，以输出具有增大或减小电平的所述消除信号，其中所述加法器将由所述第一分割部分分割成所述复数个信号的所述第一 信号加到经过分割并由所述输出调节部分输出的所述消除信号，以输出经 过分割的所述已校正信号。
全文摘要
本发明的一个目的是提供一种噪声消除装置，该装置具有简化的结构并能够消除噪声。频带分割部分(351)用输入数字信号的频带的中心频率作为边界将输入的数字信号分割成数字信号(D1)和数字信号(D2)。相位调节部分(352)对数字信号(D2)的电平和频带进行调节，并将电平和频带经过调节的信号输出作为消除信号(R)。加法器(353)将消除信号(R)加到数字信号(D1)，从而能够把从数字信号(D1)中消除了车内噪声而得的信号输出作为已校正信号(A)。
文档编号H04B1/10GK101183876SQ20071018823
公开日2008年5月21日 申请日期2007年11月13日 优先权日2006年11月13日
发明者冈田广毅 申请人:丰田自动车株式会社