JP2002152174A - Ofdm方式受信装置 - Google Patents

Ofdm方式受信装置

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JP2002152174A
JP2002152174A JP2000349419A JP2000349419A JP2002152174A JP 2002152174 A JP2002152174 A JP 2002152174A JP 2000349419 A JP2000349419 A JP 2000349419A JP 2000349419 A JP2000349419 A JP 2000349419A JP 2002152174 A JP2002152174 A JP 2002152174A
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Takashi Nakao
堅志 中尾
Kazuhiko Uchiyama
和彦 内山
Yoshiki Kuriki
由季 栗木
Katsuhiko Toki
克彦 土岐
Toshito Ichikawa
俊人 市川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 受信信号に対して適切な利得制御を行う。 【解決手段】 信号レベル検出部16がIQ分離部15
で分離生成される同相成分信号Iと直交成分信号Qの出
力レベルを検出し、制御部23がそのレベル検出結果か
ら受信環境を判断する。そして、制御部23が判断した
受信環境に応じたAGC制御条件を決定して演算部22
に指令し、演算部22がAGC回路16の利得及びAG
C制御のタイミング等をAGC回路16に指示すること
により、受信環境毎に個別なAGC制御を行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、OFDM方式の受
信装置に関し、特に、受信信号を受信環境に応じて適切
なレベルに自動調整する自動利得制御手段を備えたOF
DM方式受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】デジタル通信技術の進展に伴い、オーデ
ィオデータや、交通情報、天気予報等の付加価値の高い
データを高品質且つ高速で提供するための試みがなされ
ている。
【0003】高品位の通信を可能にする通信方式とし
て、OFDM(Orthogonal FrequencyDivision Multipl
ex:直交周波数分割多重)方式が知られており、更に、
このOFDM方式を利用したデジタル音楽放送(Digita
l Audio Broadcasting:DAB)システムの研究開発が
進められている。
【0004】DABシステムでは、例えばマルチパスに
よる干渉でフェージングが生じるといった伝送路環境を
考慮すべく、ランダムエラーに対しては畳み込み符号化
を行い、バーストエラーに対してはπ/4DQPSK
(Differentially Encoded Quadrature Phase Shift Ke
ying)を変調方式に用い、更に時間軸及び周波数でのイ
ンターリーブを行う等の対応をとることにより、伝送品
質の向上を図ることとしている。
【0005】放送局等の送信側が、例えばデジタルオー
ディオデータをOFDM変調し送信電波にして送信を行
うと、顧客等の受信側に位置する従来の受信装置では、
図6のブロック図にて示すように、送られてきた到来電
波をアンテナANTで受信するととも、アンテナANT
からのRF信号をRF部1で中間周波信号に変換し、更
にA/D変換器2でデジタル信号に変換した後、IQ分
離部3で同相成分信号Iと直交成分信号Qを生成し、A
GC回路4によって同相成分信号Iと直交成分信号Qを
レベル調整して、フーリエ変換(Fourier Transform:
FFT)部5に供給する。そして、フーリエ変換部5か
ら出力される復調情報ベクトルデータを差動復号化部6
で所定数のキャリアに関する位相情報に基づいて差動復
号を行い、その復号データをチャンネルデコード部7で
シリアルのデジタルオーディオデータに変換して出力す
る。
【0006】更に、同期復調を行うべく、同期処理部8
が同相成分信号Iと直交成分信号Qから同期タイミング
を検出し、その検出結果を信号レベル検出部9に供給す
る。信号レベル検出部9は、同期処理部8からの検出結
果に基づいて、上記同期タイミングに同期した所定タイ
ミングでAGC回路4の出力レベルの変動を逐次検出
し、そのレベル検出結果を演算部10に供給する。演算
部10は、制御部11の指令に従って、レベル検出結果
に基づいてAGC回路4のAGC利得を自動調整し、そ
れによってAGC回路4からフーリエ変換部5に供給さ
れる同相成分信号Iと直交成分信号Qのレベル変動を抑
制し、適切な復調特性が得られるようにしている。
【0007】更に、例えば携帯型無線受信装置のような
移動可能な受信装置が移動中でない場合に逐次検出され
るIQ分離部3の出力レベルを基準レベルとして記憶し
ておき、その受信装置が移動した際に伝送路環境の変化
に伴ってIQ分離部3の出力レベルが急激に変動した場
合に、上記基準レベルを基礎にして、急激に変動する出
力レベルを適切なレベルにすべくAGC回路2の利得を
制御するという手段を講じている。これにより、例えば
フェージング環境下でIQ分離部3の出力レベルが急激
に変動した際でも、迅速に対応することとしている。
【0008】そして、フーリエ変換部5が、復調すべき
シンボルを選定するための期間として予め決められてい
る有効シンボル区間(FFTウィンドウ)内において、
AGC回路4より出力される同相成分信号Iと直交成分
信号Qをフーリエ変換し、上記した復調情報ベクトルデ
ータを生成することとしている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
受信装置では、受信装置が移動していない場合のような
安定した受信環境下で到来した電波を受信したときを基
準としておき、フェージング環境下のように不安定な受
信環境下で到来した電波を受信したときにIQ分離部の
出力レベルが急激に変動すると、安定した受信環境下で
の基準を基にして、IQ分離部の出力レベルをAGC制
御することから、安定した受信環境下と不安定な受信環
境下でバランスをとりながらAGC制御するようになっ
ている。
【0010】しかし、こうしたバランスをとりながらA
GC制御をすると、様々な受信環境下に対応して適切な
AGC制御を行うことができないという問題があった。
例えば、安定した受信環境下を基準にすると、不安定な
受信環境下で受信することとなった際に、安定した受信
環境下を基準にしたことによる影響が不安定な受信環境
下でのAGC制御に及ぶ等の事態を招来し、結果的に、
不安定な受信環境下では適切なAGC制御が行えなくな
るといった問題があった。
【0011】本発明は上記従来の問題を克服するととも
に、受信信号を受信環境に応じて適切なレベルに自動調
整する自動利得制御手段を備えたOFDM方式受信装置
を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、OFDM方式の信号のレベル変化を検出する
検出手段と、上記検出手段が検出したレベル検出結果に
応じて上記OFDM方式の信号のレベルを調整する自動
利得制御手段とを備えるOFDM方式受信装置であっ
て、上記検出手段が検出したレベル検出結果の変動の大
小に応じて受信環境を判断し、上記した結果に対応して
上記自動利得制御手段の利得制御条件を設定させる制御
手段とを備えることを特徴とする。
【0013】また、上記OFDM方式受信装置におい
て、上記制御手段は、上記レベル検出結果の変動履歴が
所定条件に該当すると、上記受信環境を判断することを
特徴とする。
【0014】また、上記OFDM方式受信装置におい
て、上記制御手段は、一定周期毎に上記受信環境を判断
することを特徴とする。
【0015】また、上記OFDM方式受信装置におい
て、上記制御手段は、上記利得制御条件として、利得制
御の周期、レベル検出の周期、利得制御のレベル制御範
囲、利得制御量の少なくとも1つを制御することを特徴
とする。
【0016】かかる構成のOFDM方式受信装置によれ
ば、OFDM方式の信号の受信レベルに応じて受信環境
を判断し、受信環境に応じて個別にOFDM方式の信号
に対する利得制御を行う。これにより、安定した受信環
境やフェージング環境などの不安定な受信環境毎に個別
適切な利得制御を行うことを可能にする。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態とし
て、OFDM変調されたDAB信号を受信する受信装置
について図1乃至図5を参照して説明する。尚、図1は
本実施形態の受信装置の構成を示すブロック図、図2は
規格化されているDAB信号のフォーマットを示す図で
ある。
【0018】まず、図2に基づいてDAB信号のフォー
マットを概説する。DAB信号、すなわち、DABシス
テムにおいて規格化されているOFDM変調された伝送
信号は、複数個Nのシンボル#1〜#Nを1フレームと
するとともに、各シンボル#1〜#Nの先頭にガードイ
ンターバルGIが設けられたフォーマットで構成されて
いる。更に、各フレーム間に同期検出用のNULLシン
ボル(ヌルシンボル)が設けられている。このNULL
シンボルは無変調のシンボルであり、各フレーム内のガ
ードインターバルGI及びシンボル#1〜#Nの信号レ
ベルに較べて低レベルに設定され、NULLシンボルの
レベルを調べることにより各フレームを検出できるよう
に規定されている。
【0019】次に、図1に基づいて本受信装置12の構
成を説明する。
【0020】本受信装置12は、放送局等の送信側から
到来する電波を受信する受信アンテナANTと、受信ア
ンテナANTからのRF信号SRFを中間周波信号SIFに
変換するRF部12と、その中間周波信号SIFをデジタ
ル信号に変換するA/D変換器14と、デジタル信号か
ら同相成分信号Iと直交成分信号Qを生成するIQ分離
部15と、AGC回路16、フーリエ変換部17、差動
復号化部18、及びチャンネルデコード部19を備えて
構成されている。
【0021】AGC回路16は、可変利得型のデジタル
フィルタで形成されており、IQ分離部15で分離生成
される同相成分信号Iと直交成分信号Qとを後述の利得
制御(AGC制御)によって適切なレベルに調整して出
力する。
【0022】フーリエ変換部17は、AGC回路16よ
り出力される利得調整の施された同相成分信号Iと直交
成分信号Qをフーリエ変換することにより、復調情報ベ
クトルデータDを生成して出力する。つまり、予め決め
られている時間長さのFFTウィンドウ内において、A
GC回路16より出力されるレベルの安定な同相成分信
号Iと直交成分信号Qをフーリエ変換することにより、
復調情報ベクトルデータDを生成する。
【0023】差動復号化部18は、復調情報ベクトルデ
ータDに対し所定数のキャリアに関する位相情報に基づ
いて差動復号を行い、その復号データDmをチャンネル
デコード部19へ出力する。
【0024】チャンネルデコード部19は、差動復号化
部18からのデータDmをシリアルデータDsに変換し
て出力する。例えば、PCMオーディオなどのデジタル
オーディオデータがDAB信号として送信されてきた場
合には、シリアルデータDsがデジタルオーディオデー
タとして出力される。
【0025】更に、本受信装置12には、同期処理部2
0、信号レベル検出部21、演算回路22、制御部23
が備えられている。
【0026】ここで、同期処理部20は、同相成分信号
Iと直交成分信号QからNULLシンボルの長さと、各
フレームの先頭位置、各フレームに包含されている各シ
ンボルの長さ及びシンボルの個数等を検出し、それらの
検出結果を信号レベル検出部21と制御部23に供給す
る。
【0027】信号レベル検出部21は、制御部23から
指令される所定タイミングに同期してIQ分離部15の
出力レベルを検出し、その検出結果を演算部22と制御
部23に供給する。
【0028】演算部22は、信号レベル検出部21から
の検出結果に基づいてIQ分離部15の出力レベルの変
動分を調べ、更に、制御部22から供給される利得制御
用のパタメータと変動分とをマッピングすることによ
り、出力レベルの変動を抑制するためのフィルタ係数を
生成する。そして、生成したフィルタ係数によってAG
C回路16のAGC利得を調整する。更に、制御部23
から演算部22には、AGC回路16のAGC利得を調
整すべきタイミングを指令する制御信号が供給され、演
算部22はこの制御信号に従った所定タイミングでAG
C回路16のAGC利得を調整し、そのレベル調整した
同相成分信号Iと直交成分信号Qをフーリエ変換部17
へ出力させる。
【0029】制御部23は、同期処理部20から供給さ
れる上記のNULLシンボルの長さと、各フレームの先
頭位置、各フレームに包含されている各シンボルの長さ
及びシンボルの個数等に関する検出結果から、信号レベ
ル検出部21が出力レベルの検出を行うべきタイミング
と、演算部22がAGC回路16の利得制御を行うべき
タイミングを決定し、それらの決定の指令を信号レベル
検出部21と演算部22に対して行う。
【0030】更に、詳細については動作説明において後
述するが、制御部23は、信号レベル検出部21から供
給されるIQ分離部15の出力レベルの検出結果に基づ
いて、受信環境の変化を判定する。そして、受信環境に
応じて、AGC制御すべきタイミングを変化させたり、
信号レベル検出部21の出力レベル検出用キャプチャレ
ンジを変化させたり、AGC回路16の可変利得制御量
を変化させる等の制御を信号レベル検出部21と演算部
22に対して指令する。
【0031】尚、演算部22の分解能は、信号レベル検
出部21の分解能に追従しており、このため、制御部2
3は、信号レベル検出部21の検出タイミングを変化さ
せることでAGC回路16の応答速度を変化させること
ができるようになっている。
【0032】次に、かかる構成を有する本受信装置12
の動作を、図3、図4を参照して説明する。
【0033】上記したように、同期処理部20は、IQ
分離部15より出力される同相成分信号Iと直交成分信
号Qから、NULLシンボルの長さと、各フレームの先
頭位置、各フレームに包含されている各シンボルの長さ
及びシンボルの個数等を検出し、それらの検出結果を信
号レベル検出部21と制御部23に供給する。更に、信
号レベル検出部21は、IQ分離部15の出力レベルを
検出し、そのレベル検出結果を演算部22と制御部23
に供給する。
【0034】こうして制御部23に同期処理部20と信
号レベル検出部21からそれぞれの検出結果が供給され
ると、制御部23は、NULLシンボルの長さと、各フ
レームの先頭位置、各フレームに包含されている各シン
ボルの長さ及びシンボルの個数等の情報を算術演算する
ことにより、各ガードインターバルGIの開始位置を検
出する。
【0035】更に、前回までに供給されたレベル検出結
果の平均値に対する今回信号レベル検出部21から供給
されたレベル検出結果との差分値を求め、その差分値が
予め決められている基準範囲内にあるときは、前回まで
に供給されたレベル検出結果と今回供給されたレベル検
出結果とによる新たな平均値を演算する。
【0036】すなわち、制御部23は、信号レベル検出
部21から順次供給されるベル検出結果の平均値を履歴
として記憶し、新規にレベル検出結果が供給されると、
上記差分値を求めて基準範囲内に収まっているか否か判
定する。基準範囲内に収まっているときには、履歴情報
としての平均値を演算して再び記憶する。
【0037】そして、新規に供給されたベル検出結果に
対応する上記差分値が基準範囲内に収まっているときに
は、今までAGC回路16に設定されているAGC制御
条件を維持すべく信号レベル検出部21と演算部22に
対して指令する。
【0038】本実施形態の制御部23には、AGC制御
条件として、上記したAGC制御すべきタイミング、信
号レベル検出部21の出力レベル検出用キャプチャレン
ジ、AGC回路16の可変利得制御量等が決められてお
り、新規に供給されたベル検出結果に対応する上記差分
値が基準範囲内に収まっているときには、これらのAG
C制御条件を維持する。
【0039】一例として、上記の基準範囲に基づいて判
定した上記差分値が、安定な受信環境下で受信したとき
の値であれば、AGC制御条件をそのまま維持すること
で、安定な受信環境下での適切なAGC制御が行われ
る。
【0040】例えば、図3(a)に示すように、制御部
23は、検出したガードインターバルGIのうち飛び飛
びのガードインターバルGIの期間内の各時点tagcに
おいてAGC制御すべく演算部22に指令し、演算部2
2がAGC回路16のフィルタ係数を生成して各時点t
agcにおいて利得を調整させることで、安定な受信環境
下での適切なAGC制御を実現する。つまり、受信環境
が安定していると判断すると、検出した全てのガードイ
ンターバルGIの期間内においてAGC制御するのでは
なく、等差数列的又は等比数列的な順番の位置に存在す
るガードインターバルGIの期間内においてAGC制御
を行うことで、AGC制御のための負担を軽減する等の
対応をする。
【0041】そして、図3(b)に示すように、フーリ
エ変換部17が、適切なレベルに利得制御された同相成
分信号Iと直交成分信号Qを、予め決められているFF
Tウィンドウの期間内においてフーリエ変換することに
より、各シンボルに対応する復調情報データDを生成す
る。
【0042】一方、新規に供給されたベル検出結果に対
応する上記差分値が基準範囲内に収まらないときには、
制御部23は、受信環境が変化したと判断して、今まで
に求めたレベル検出結果の平均値をクリアし、新たな平
均値の演算を開始する。更に、今までAGC回路16に
設定されているAGC制御条件を変更し、変化した受信
環境に適応する新たなAGC制御条件を設定する。
【0043】すなわち、上記したAGC制御すべきタイ
ミング、信号レベル検出部21の出力レベル検出用キャ
プチャレンジ、AGC回路16の可変利得制御量等を変
更することで、AGC制御条件を設定する。
【0044】例えばフェージング環境下で受信し、その
結果、ベル検出結果に対応する上記差分値が基準範囲内
に収まらなくなったときには、信号レベル検出部21の
出力レベル検出用キャプチャレンジを広げるとともに、
AGC回路16の可変利得制御量を拡大し、そして、A
GC制御すべきタイミングを、図4に示すように、全て
のガードインターバルGIの期間内においてAGC制御
するように切り換えることにより、不安定な受信環境下
でも迅速なAGC制御を行うようにする。
【0045】更に、再び新規に供給されたベル検出結果
に対応する上記差分値が基準範囲内に収まることとなる
と、制御部23は、受信環境が安定したと判断して、今
間出に求めた平均値をクリアし、新たな平均値を演算す
る等の処理を行って、図3(a)に示したように、安定
した受信環境下に対応したAGC制御に復帰する。
【0046】以上説明したように本実施形態の受信装置
12によれば、IQ分離部15の出力レベルを検出して
その検出結果から受信環境を判定し、受信環境に応じた
個別のAGC制御を行うので、受信環境毎に適切なAG
C制御を行うことができる。
【0047】更に、AGC回路16による利得制御が行
われた後(時点tagcの後)にフーリエ変換部17に設
定されているFFTウィンドウが来るので、差動復号が
行われる際に各キャリアの直行関係が崩れるという問題
の発生を未然に防止することができ、復調特性の向上を
図ることができる。
【0048】尚、以上の実施形態の説明では、ガードイ
ンターバルGIの期間内においてAGC制御する場合を
述べたが、実際の応用態様に応じて、ガードインターバ
ルGIの期間以外、すなわち復調すべきシンボルの期間
内でAGC制御してもよい。すなわち、制御部23がフ
ェージング環境下などの不安定な受信環境を判定する
と、図5に示すように、復調すべきシンボルの期間内で
AGC制御し、AGC制御の周期をより細かくする(分
解能を上げる)ようにしてもよい。これにより、急激に
到来電波の強度が変動するよう場合でも、受信環境に応
じて迅速なAGC制御を行うことができる。
【0049】また、信号レベル検出部21が過去に検出
したレベル検出結果の平均値と新規に検出したレベル検
出結果との差分値に基づいて制御部23が受信環境を判
定する場合を説明したが、かかる方法に限られるもので
はない。変形例として例えば、予め決められた一定周期
ごとに、レベル検出結果を所定の閾値と比較し、レベル
検出結果が所定の閾値より大きく変動した場合に不安定
な受信環境になったと判断するようにしてもよい。ま
た、所定数のガードインターバルGIを計数し、その計
数値に達する毎に、IQ分離部15の出力レベルを検出
し、そのレベル検出結果が所定の閾値より大きく変動し
た場合に不安定な受信環境になったと判断するようにし
てもよい。
【0050】すなわち、上記説明した実施形態では、平
均値を調べるという非同期の受信環境検出方法をとって
いるが、上記の変形例のように、所定周期又は所定数の
シンボル区間ごとに同期して受信環境を検出してもよ
い。
【0051】また、信号レベル検出部21がIQ分離部
15の出力レベルを検出すべきタイミングと演算部22
がAGC回路16に利得制御を行わせるべきタイミング
とを制御部23が決定する場合を説明したが、信号レベ
ル検出部21と演算部22とが各タイミングを自ら決定
するようにしてもよい。すなわち、制御部23は、受信
環境を判定してAGC制御すべき指令をすると、信号レ
ベル検出部21が、同期処理部20から供給されるNU
LLシンボルの長さと、各フレームの先頭位置、各フレ
ームに包含されている各シンボルの長さ及びシンボルの
個数等の情報に基づいて、IQ分離部15の出力レベル
を検出すべきタイミングを決定して、その出力レベルを
検出する。そして、信号レベル検出部21が出力レベル
の検出結果を演算部22に供給すると、演算部22がA
GC回路16の利得を調整するための最適な(受信環境
に対応した)AGC制御条件を自己設定するように構成
してもよい。
【0052】また、AGC回路をIQ分離部の後段に従
属接続させた構成の受信装置について説明したが、設計
仕様などに応じて、他の位置に配置することも可能であ
る。例えば、RF部3の後段に、アナログのAGC回路
を設けるような場合でも適用可能である。
【0053】更に又、DAB信号を受信する場合につい
て述べたが、本受信装置12は、DAB信号以外でフレ
ームの先頭にNULLシンボルが無いようなOFDM信
号を受信する場合であっても、そのOFDM信号中から
同期に関する情報を検出し、その検出結果に基づいて信
号レベル検出部21により受信電力を検出することで、
シンボル毎の位置や長さを検出することができることか
ら、各シンボルの期間内以外の時点においてAGC制御
を行うことができる。つまり、本受信装置12は、DA
B信号に限らず、OFDM方式の信号に対して汎用性を
有するものである。
【0054】
【発明の効果】以上説明したように本発明のOFDM方
式受信装置によれば、OFDM方式の信号の受信レベル
に応じて受信環境を判断し、受信環境に応じて個別にO
FDM方式の信号に対する利得制御を行うので、安定し
た受信環境やフェージング環境などの不安定な受信環境
毎に個別適切な利得制御を行うことができるとともに、
受信環境毎に適切な復調処理を行うべく迅速な対応を行
うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態の受信装置の構成を示すブロック図
である。
【図2】DAB信号のフォーマットを示す図である。
【図3】図1に示した受信装置の動作を説明するための
図である。
【図4】図1に示した受信装置の動作を更に説明するた
めの図である。
【図5】図1に示した受信装置の他の動作を説明するた
めの図である。
【図6】従来の受信装置の構成を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
12…受信装置 13…RF部 14…A/D変換器 15…IQ分離部 16…AGC回路 17…フーリエ変換部 18…差動復号化部 19…チャンネルデコード部 20…同期記処理部 21…信号レベル検出部 22…制御部 ANT…アンテナ
フロントページの続き (72)発明者 栗木 由季 埼玉県川越市山田字西町25番地1 パイオ ニア株式会社川越工場内 (72)発明者 土岐 克彦 埼玉県川越市山田字西町25番地1 パイオ ニア株式会社川越工場内 (72)発明者 市川 俊人 埼玉県川越市山田字西町25番地1 パイオ ニア株式会社川越工場内 Fターム(参考) 5K022 DD01 DD13 DD19 DD33 DD34 5K061 AA11 BB12 CC52 FF11 JJ06

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 OFDM方式の信号のレベル変化を検出
    する検出手段と、前記検出手段が検出したレベル検出結
    果に応じて前記OFDM方式の信号のレベルを調整する
    自動利得制御手段とを備えるOFDM方式受信装置であ
    って、 前記検出手段が検出したレベル検出結果の変動の大小に
    応じて受信環境を判断し、前記した結果に対応して前記
    自動利得制御手段の利得制御条件を設定させる制御手段
    と、を備えることを特徴とするOFDM方式受信装置。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、前記レベル検出結果の
    変動履歴が所定条件に該当すると、前記受信環境を判断
    することを特徴とする請求項1記載のOFDM方式受信
    装置。
  3. 【請求項3】 前記制御手段は、一定周期毎に前記受信
    環境を判断することを特徴とする請求項1記載のOFD
    M方式受信装置。
  4. 【請求項4】 前記制御手段は、前記利得制御条件とし
    て、利得制御の周期、レベル検出の周期、利得制御のレ
    ベル制御範囲、利得制御量の少なくとも1つを制御する
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載
    のFDM方式受信装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003092561A (ja) * 2001-09-18 2003-03-28 Sony Corp 受信装置及び受信方法
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