JP2005236734A - 無線信号受信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ベースバンド信号のI/Q信号の利得誤差をより単純な構成でかつ、処理の遅延を最小にして補正することができる無線信号受信装置を提供する。
【解決手段】ベースバンド信号変換部(RF部11)が変換したベースバンド信号をデジタル値に変換するADコンバータ12,13と、ベースバンド信号のI成分、Q成分の利得誤差を検出するI/Q信号利得誤差検出部(I/Q信号ゲイン算出部14)と、I成分、Q成分の利得誤差を補正するI/Q信号利得誤差補正部(I/Q信号ゲイン調整部16)と、補正後のベースバンド信号を復調する復調部18と、利得誤差補正後のI成分、Q成分の利得誤差パラメータをメモリー17に格納する利得誤差パラメータ管理部(メモリー制御部15)とを備え、I/Q信号ゲイン調整部16はベースバンド信号のI成分、Q成分の利得誤差をメモリー17に格納された前回の利得誤差パラメータに基づいて補正する。
【選択図】 図1
【解決手段】ベースバンド信号変換部(RF部11)が変換したベースバンド信号をデジタル値に変換するADコンバータ12,13と、ベースバンド信号のI成分、Q成分の利得誤差を検出するI/Q信号利得誤差検出部(I/Q信号ゲイン算出部14)と、I成分、Q成分の利得誤差を補正するI/Q信号利得誤差補正部(I/Q信号ゲイン調整部16)と、補正後のベースバンド信号を復調する復調部18と、利得誤差補正後のI成分、Q成分の利得誤差パラメータをメモリー17に格納する利得誤差パラメータ管理部(メモリー制御部15)とを備え、I/Q信号ゲイン調整部16はベースバンド信号のI成分、Q成分の利得誤差をメモリー17に格納された前回の利得誤差パラメータに基づいて補正する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、ベースバンド信号のI成分、Q成分を補正する構成を備えた無線信号受信装置に関する。
従来、ベースバンド信号の一部を直交復調器の前で帰還し、基準電圧と比較することで誤差電圧を検出し、ベースバンド信号の基準電圧を可変にすることによりDC成分を一定に保つ無線機が知られている(例えば特許文献1参照。)。
また、高周波を中間周波数に変換するRF/IF変換器と、IQを分離するIQ分離器と、高周波等のノイズを除去するフィルタと、フィルタの出力をサンプリングする逓倍サンプラと、IQ歪みを推定、補正するアルゴリズムを実行するとともに直交移相復調を行うDSP等からなるデジタル信号処理部とを備えたデジタル無線受信機が知られている(例えば特許文献2参照。)。
上述した従来技術においては、何れも構成が複雑であり、かつ処理の度にDCオフセットを測定する時間が必要であるため、処理に遅延が生ずる欠点がある。特にベースバンド信号のフレームを短くすることができず、この観点からも処理時間の短縮が困難であり遅延時間が増大する欠点がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ベースバンド信号のI/Q信号の利得誤差、もしくはDCオフセットの補正を行う際に別のタイミング即ち1つ前に受信したフレームを処理するタイミングにて学習した所定のパラメータを用いることで、ベースバンド信号のI/Q信号の利得誤差、もしくはDCオフセットをより単純な構成でかつ、処理の遅延を最小にして補正することができる無線信号受信装置を提供することを目的とする。
本発明に係る請求項1に記載の発明は、 無線信号をベースバンド信号に変換するベースバンド信号変換部と、前記ベースバンド信号をデジタル値に変換するADコンバータと、
前記デジタル値に変換されたベースバンド信号のI成分、Q成分の利得誤差を検出するI/Q信号利得誤差検出部と、前記I成分、Q成分の利得誤差を補正するI/Q信号利得誤差補正部と、前記利得誤差補正後のベースバンド信号を復調する復調部と、前記利得誤差補正後のI成分、Q成分の利得誤差パラメータをメモリーに格納して管理する利得誤差パラメータ管理部とを備え、前記I/Q信号利得誤差補正部は、次のベースバンド信号のI成分、Q成分の利得誤差を補正する際に、前記利得誤差パラメータ管理部により前記メモリーから読み出された前回の利得誤差パラメータに基づいて補正し、前記利得誤差パラメータ管理部は、補正後の最新の利得誤差パラメータを次回の補正に備えて前記メモリーに格納することを特徴とする。
前記デジタル値に変換されたベースバンド信号のI成分、Q成分の利得誤差を検出するI/Q信号利得誤差検出部と、前記I成分、Q成分の利得誤差を補正するI/Q信号利得誤差補正部と、前記利得誤差補正後のベースバンド信号を復調する復調部と、前記利得誤差補正後のI成分、Q成分の利得誤差パラメータをメモリーに格納して管理する利得誤差パラメータ管理部とを備え、前記I/Q信号利得誤差補正部は、次のベースバンド信号のI成分、Q成分の利得誤差を補正する際に、前記利得誤差パラメータ管理部により前記メモリーから読み出された前回の利得誤差パラメータに基づいて補正し、前記利得誤差パラメータ管理部は、補正後の最新の利得誤差パラメータを次回の補正に備えて前記メモリーに格納することを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において前記I/Q信号利得誤差検出部は、前記復調部のAGC収束後にベースバンド信号のI成分、Q成分の利得誤差を検出することを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、 無線信号をベースバンド信号に変換するベースバンド信号変換部と、前記ベースバンド信号をデジタル値に変換するADコンバータと、前記デジタル値に変換されたベースバンド信号のI成分、Q成分のDCオフセットを検出するI/Q信号DCオフセット検出部と、前記I成分、Q成分のDCオフセットを補正するI/Q信号DCオフセット補正部と、前記ベースバンド信号を復調する復調部と、前記DCオフセット補正後のI成分、Q成分のDCオフセットパラメータをメモリーに格納して管理するDCオフセットパラメータ管理部とを備え、前記I/Q信号DCオフセット補正部は、次のベースバンド信号のI成分、Q成分のDCオフセットを補正する際に、前記DCオフセットパラメータ管理部により前記メモリーから読み出された前回のDCオフセットパラメータに基づいて補正し、前記DCオフセットパラメータ管理部は、補正後の最新のDCオフセットパラメータを次回の補正に備えて前記メモリーに格納することを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において前記I/Q信号DCオフセット検出部は、前記復調部のAGC収束後にベースバンド信号のI成分、Q成分のDCオフセットを検出することを特徴とする。
本発明によれば、ベースバンド信号のI/Q信号の利得誤差、もしくはDCオフセットの補正を行う際に別のタイミング即ち1つ前に受信したフレームを処理するタイミングにて学習した所定のパラメータを用いるため、ベースバンド信号のI/Q信号の利得誤差もしくはDCオフセットをより単純な構成でかつ、処理の遅延を最小にして補正を行うことが可能である。即ちI/Q信号の利得誤差もしくはDCオフセットの学習と補正のプロセスを時間的に分離したことにより単純な構成を以って処理の遅延が最小で補正を行うことが可能となる。また、本発明によれば、復調部のAGC収束後にベースバンド信号のI成分、Q成分の利得誤差もしくはDCオフセットを検出するように構成したため、利得誤差もしくはDCオフセットの補正を高精度に行うことが可能であり、該補正に対して信頼性を向上させることが可能である。
以下に本発明の第1の実施の形態を図1に基づいて説明する。図1は、本実施の形態に係る無線信号受信装置の構成を示すブロック図である。本例の無線信号受信装置10は、図1に示すように、RF部(ベースバンド信号変換部に相当)11、ADコンバータ12,13、I/Q信号ゲイン算出部(I/Q信号利得誤差検出部に相当)14、メモリー制御部(利得誤差パラメータ管理部に相当)15、I/Q信号ゲイン調整部(I/Q信号利得誤差補正部に相当)16、メモリー17、及び、復調部18を備えて構成されている。
RF部11は、例えば受信アンテナ(図示せず)を通して受信した無線信号をベースバンド信号に変換するものでミキサー回路(図示せず)を含む。ADコンバータ12は、RF部11から出力されたベースバンド信号の例えばI信号をA/D変換する。ADコンバータ13は、RF部11から出力されたベースバンド信号の例えばQ信号をA/D変換する。I/Q信号ゲイン算出部14は、ADコンバータ12で処理されたI信号のゲインとADコンバータ13で処理されたQ信号のゲインとのゲイン差(即ち利得誤差)を検出する。メモリー制御部15は、I/Q信号ゲイン算出部14が今回算出した1フレームの利得誤差パラメータ(即ちI信号、Q信号のパワー即ちデジタル値の比)を後述するタイミングでメモリー17に書き込む一方で、I/Q信号ゲイン調整部16が次回に利得誤差の補正を行う際にメモリー17から前回算出された1フレームの利得誤差パラメータを読み出してI/Q信号ゲイン調整部16に出力する。
一方、I/Q信号ゲイン調整部16は、ADコンバータ12,13を通してベースバンド信号(ベースバンド信号入力I、ベースバンド信号入力Q)を取得する一方で、例えばメモリー制御部15を介してメモリー17から前回の1フレームの利得誤差パラメータを取得し、前回の利得誤差パラメータに基づいてベースバンド信号(ベースバンド信号入力I、ベースバンド信号入力Q)のゲイン差(即ち利得誤差)を補正する。補正にあたっては、例えば、一つには、前回の1フレームの利得誤差パラメータ、即ち前回のI信号のデジタル値及びQ信号のデジタル値の何れか大きい値の方に逆数(例えば1/2等)を乗算し、これによる利得誤差パラメータ(I信号、Q信号のパワーの比α(n))を用いてベースバンド信号入力I、ベースバンド信号入力Qのゲイン差(即ち利得誤差)を補正するという態様がある。また、一つには、即ち前回のI信号のデジタル値及びQ信号のデジタル値の何れか小さい値の方に所定の数(例えば数値2等)を乗算し、これによる利得誤差パラメータ(I信号、Q信号のパワーの比α(n))を用いてベースバンド信号入力I、ベースバンド信号入力Qのゲイン差(即ち利得誤差)を補正するという態様がある。
復調部18は、I/Q信号ゲイン調整部16が出力した各補正後のベースバンド信号(I信号及びQ信号)を受信して復調する。復調部18は、復調後にメモリー制御部15に受信完了信号を出力して、メモリー制御部15に今回I/Q信号ゲイン算出部14が算出した利得誤差パラメータ、即ちI信号、Q信号のパワーの比α(n)のデータをメモリー17に書込む処理を行わせる。
次に本実施の形態の無線信号受信装置10の動作について説明する。受信タイミングnにおいて、RF11は、無線信号をベースバンド帯域の信号に変換する。このベースバンド信号をADコンバータ12及び13によりデジタル信号に変換する。このデジタル信号に変換後のI信号及びQ信号は、I/Q信号ゲイン算出部14とI/Q信号ゲイン調整部16に出力される。I/Q信号ゲイン算出部14においては、データ受信中のベースバンド信号入力I(I信号)とベースバンド信号入力Q(Q信号)のパワーの比α(n)を算出し、そのパワーの比α(n)をメモリー制御部15に出力する。
一方、I/Q信号ゲイン調整部16においては、受信タイミングn−1において学習されており、メモリー17に格納されている受信タイミングn−1におけるパワーの比α(n−1)を例えばメモリー制御部15を介して取得し、このパワーの比α(n−1)を使用して受信タイミングnにおけるベースバンド信号のI信号及びQ信号の補正を行う。補正されたベースバンド信号は復調部18において復調されて受信データとして出力される。また、復調部18において受信完了を検出すると、メモリー制御部15に受信完了信号を送る。そしてメモリー制御部15は受信完了信号を受け取ったタイミングで、受信タイミングnにおける利得誤差パラメータであるパワーの比α(n)をメモリー17に書き込む。このパワーの比α(n)は次の受信タイミングn+1で使用される。
本実施の形態においては、ベースバンド信号のI/Q信号の利得誤差の補正を行う際に別のタイミング即ち1つ前に受信した受信信号のフレームを処理するタイミングにて学習したI/Q信号の利得誤差パラメータ即ちパワーの比α(n−1)を用いることで、ベースバンド信号のI/Q信号の利得誤差をより単純な構成でかつ、処理の遅延を最小にして補正を行うことが可能であり、このため受信信号の1フレーム長を長く設定しても処理の高速化を図ることが可能である。
尚、本実施の形態においては、I/Q信号ゲイン調整部16がベースバンド信号(I信号、Q信号)を補正する際に、メモリー制御部15がメモリー17から前回算出された1フレームの利得誤差パラメータを読み出してI/Q信号ゲイン調整部16に出力するように構成した場合を例示しているが、I/Q信号ゲイン調整部16が直接にメモリー17から前回算出された1フレームの利得誤差パラメータを読み出すようにしても良いことは勿論である。
次に、本発明の第2の実施の形態を図2に基づいて説明する。図2は、本実施の形態に係る無線信号受信装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態の無線信号受信装置20で、図1に示す部分と同一部分には同一符合を付して説明を省略する。
一般的にADコンバータ12,13には、図3に示すように、入力電圧と出力デジタル値の関係が線形な領域(線形領域a)と非線形な領域(非線形領域b,c)が存在する。非線形領域b,cでI/Q信号のゲイン差(即ち利得誤差)を検出すると誤差が大きくなり、正常な補正の信頼性が低下する。そこで、本実施の形態においては復調部18のAGC(時押利得制御)が収束した(即ち入力電圧が線形領域aに入った)時点からI/Q信号のゲイン差を検出することにより、正確なI/Q信号の正確なゲイン補正を行わせる。
本実施の形態の無線信号受信装置20は、基本的な動作は第1の実施の形態の場合と同様であるが、I/Q信号のゲイン差を検出するI/Q信号ゲイン算出部14が復調部18からのAGC収束完了信号がアクティブになった時点から動作を開始する点が相違する。
即ち復調部18では、AGC制御信号にてRF(高周波信号)のゲインを調整し、RFでのゲインが決定された段階(AGC収束完了の段階)で、AGC収束完了信号をI/Q信号ゲイン算出部14に送る。I/Q信号ゲイン算出部14では、AGC収束完了信号の入力時にデータ受信中のベースバンド信号入力Iとベースバンド信号入力Qのパワーの比α(n)を算出し、そのα(n)をメモリー制御部15に転送する。さらに、復調部18は受信完了を検出すると、メモリー制御部15に受信完了信号を送り、メモリー制御部15にパワーの比α(n)をメモリー17に書き込む処理を行わせる。このパワーの比α(n)は次の受信タイミングn+1で使用される。
本実施の形態においては、入力電圧と出力デジタル値の関係が線形な領域(線形領域a)でゲイン差(即ち利得誤差)を検出するようにしたため、I/Q信号の補正を高精度に行うことが可能となり、補正の信頼性を向上させることができる。
次に、本発明の第3の実施の形態を図4に基づいて説明する。図4は、本実施の形態に係る無線信号受信装置の構成を示すブロック図である。尚、図1に示す部分と同一部分には同一符合を付して説明を省略する。本例の無線信号受信装置30は、図4に示すように、DCオフセット算出部(I/Q信号DCオフセット検出部に相当)44、メモリー制御部(DCオフセットパラメータ管理部に相当)45、及び、DCオフセット調整部(I/Q信号DCオフセット補正部に相当)46を備えて構成されている点に特徴がある。
DCオフセット算出部44は、ADコンバータ12で処理されたI信号のDCオフセットとADコンバータ13で処理されたQ信号のDCオフセットンを検出する。メモリー制御部45は、DCオフセット算出部44が今回算出した1フレームのDCオフセットパラメータ(即ちADコンバータ12,13の出力値βi(n),βq(n))を後述するタイミングでメモリー17に書き込む一方で、DCオフセット調整部46が次回にDCオフセットの補正を行う際にメモリー17から前回算出された1フレームのDCオフセット(即ちADコンバータ12,13の出力値βi(n−1),βq(n−1))を読み出してDCオフセット調整部46に出力する。
一方、DCオフセット調整部46は、ADコンバータ12,13を通してベースバンド信号(ベースバンド信号入力I、ベースバンド信号入力Q)を取得する一方で、例えばメモリー制御部45を介してメモリー17から前回の1フレームのDCオフセットパラメータ(βi(n−1),βq(n−1))を取得し、該前回のDCオフセットパラメータに基づいてベースバンド信号(ベースバンド信号入力I、ベースバンド信号入力Q)のDCオフセットを補正する。補正にあたっては、今回のDCオフセットパラメータ(βi(n),βq(n))から前回のDCオフセットパラメータ(βi(n−1),βq(n−1))を減算することで行うという態様がある。
次に本実施の形態の無線信号受信装置30の動作について説明する。受信タイミングnにおいて、RF11は、無線信号をベースバンド帯域の信号に変換する。このベースバンド信号をADコンバータ12及び13によりデジタル信号に変換する。このデジタル信号に変換後のI信号及びQ信号は、DCオフセット算出部44とDCオフセット調整部46に出力される。DCオフセット算出部44においては、データ受信中のベースバンド信号入力I(I信号)とベースバンド信号入力Q(Q信号)のデジタル値、即ちDCオフセットパラメータ(βi(n),βq(n))を算出して、これを一時記憶するかメモリー制御部45に出力する。
一方、DCオフセット調整部46においては、受信タイミングn−1において学習されており、即ちメモリー17に格納されている前回のDCオフセットパラメータ(βi(n−1),βq(n−1))を例えばメモリー制御部45を介して取得し、この前回のDCオフセットパラメータ(βi(n−1),βq(n−1))を使用して受信タイミングnにおけるベースバンド信号のI信号及びQ信号の補正を行う。補正にあたっては、上述した減算を以って対応する。補正されたベースバンド信号は復調部18において復調されて受信データとして出力される。また、復調部18において受信完了を検出すると、メモリー制御部45に受信完了信号を送る。そしてメモリー制御部45は受信完了信号を受け取ったタイミングで、DCオフセット算出部44から取得(もしくはDCオフセット算出部44に一時記憶)した受信タイミングnにおけるDCオフセットパラメータ(βi(n),βq(n))をメモリー17に書き込む。この(βi(n),βq(n))は次の受信タイミングn+1で使用される。
本実施の形態においては、ベースバンド信号のI/Q信号のDCオフセットの補正を行う際に別のタイミング即ち1つ前に受信した受信信号のフレームを処理するタイミングにて学習したI/Q信号のDCオフセットパラメータ(βi(n−1),βq(n−1))を用いることで、ベースバンド信号のI/Q信号のDCオフセットをより単純な構成でかつ、処理の遅延を最小にして補正を行うことが可能であり、このため受信信号の1フレーム長を長く設定しても処理の高速化を図ることが可能である。
尚、本実施の形態においては、DCオフセット調整部46がベースバンド信号(I信号、Q信号)を補正する際に、メモリー制御部45がメモリー17から前回算出された1フレームのDCオフセットパラメータを読み出してDCオフセット調整部46に出力するように構成した場合を例示しているが、DCオフセット調整部46が直接にメモリー17から前回検出された1フレームのDCオフセットパラメータを読み出すようにしても良いことは勿論である。
次に、本発明の第4の実施の形態を図5に基づいて説明する。図5は、本実施の形態に係る無線信号受信装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態の無線信号受信装置40で、図4に示す部分と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
一般的にADコンバータ12,13には、図3に示すように、入力電圧と出力デジタル値の関係が線形な領域(線形領域a)と非線形な領域(非線形領域b,c)が存在することは既に述べた通りであり、非線形領域b,cでI/Q信号のDCオフセットを検出すると誤差が大きくなり、正常な補正の信頼性が低下する。そこで、本実施の形態においても復調部18のAGC(時押利得制御)が収束した(即ち入力電圧が線形領域aに入った)時点からI/Q信号のDCオフセットを検出することにより、正確なI/Q信号のDCオフセット補正を行わせる。
本実施の形態の無線信号受信装置40は、基本的な動作は第3の実施の形態の場合と同様であるが、I/Q信号のDCオフセットを検出するDCオフセット算出部44が復調部18からAGC収束完了信号がアクティブになった時点から動作を開始する点が相違する。
即ち復調部18では、AGC制御信号にてRF(高周波信号)のゲインを調整し、RFでのゲインが決定された段階(AGC収束完了の段階)で、AGC収束完了信号をDCオフセット算出部44に送る。DCオフセット算出部44では、AGC収束完了信号の入力時にデータ受信中のベースバンド信号入力Iとベースバンド信号入力QのDCオフセットパラメータβi(n),βq(n)を算出し、そのDCオフセットパラメータβi(n),βq(n)をメモリー制御部45に転送する。さらに、復調部18は受信完了を検出すると、メモリー制御部45に受信完了信号を送り、メモリー制御部45に受信完了信号を受け取ったタイミングでDCオフセットパラメータβi(n),βq(n)をメモリー17に書き込む処理を行わせる。このDCオフセットパラメータβi(n),βq(n)は次の受信タイミングn+1で使用される。
本実施の形態においては、入力電圧と出力デジタル値の関係が線形な領域(線形領域a)でDCオフセットを検出するようにしたため、I/Q信号の補正を高精度に行うことが可能となり、補正の信頼性を向上させることができる。
10,20,30,40 無線信号受信装置
11 RF部
12,13 ADコンバータ
14 I/Q信号ゲイン算出部
15,45 メモリー制御部
16 I/Q信号ゲイン調整部
17 メモリー
18 復調部
44 DCオフセット算出部
46 DCオフセット調整部
11 RF部
12,13 ADコンバータ
14 I/Q信号ゲイン算出部
15,45 メモリー制御部
16 I/Q信号ゲイン調整部
17 メモリー
18 復調部
44 DCオフセット算出部
46 DCオフセット調整部
Claims (4)
- 無線信号をベースバンド信号に変換するベースバンド信号変換部と、
前記ベースバンド信号をデジタル値に変換するADコンバータと、
前記デジタル値に変換されたベースバンド信号のI成分、Q成分の利得誤差を検出するI/Q信号利得誤差検出部と、
前記I成分、Q成分の利得誤差を補正するI/Q信号利得誤差補正部と、
前記利得誤差補正後のベースバンド信号を復調する復調部と、
前記利得誤差補正後のI成分、Q成分の利得誤差パラメータをメモリーに格納して管理する利得誤差パラメータ管理部とを備え、
前記I/Q信号利得誤差補正部は、次のベースバンド信号のI成分、Q成分の利得誤差を補正する際に、前記利得誤差パラメータ管理部により前記メモリーから読み出された前回の利得誤差パラメータに基づいて補正し、
前記利得誤差パラメータ管理部は、補正後の最新の利得誤差パラメータを次回の補正に備えて前記メモリーに格納することを特徴とする無線信号受信装置。 - 前記I/Q信号利得誤差検出部は、前記復調部のAGC収束後にベースバンド信号のI成分、Q成分の利得誤差を検出することを特徴とする請求項1に記載の無線信号受信装置。
- 無線信号をベースバンド信号に変換するベースバンド信号変換部と、
前記ベースバンド信号をデジタル値に変換するADコンバータと、
前記デジタル値に変換されたベースバンド信号のI成分、Q成分のDCオフセットを検出するI/Q信号DCオフセット検出部と、
前記I成分、Q成分のDCオフセットを補正するI/Q信号DCオフセット補正部と、
前記ベースバンド信号を復調する復調部と、
前記DCオフセット補正後のI成分、Q成分のDCオフセットパラメータをメモリーに格納して管理するDCオフセットパラメータ管理部とを備え、
前記I/Q信号DCオフセット補正部は、次のベースバンド信号のI成分、Q成分のDCオフセットを補正する際に、前記DCオフセットパラメータ管理部により前記メモリーから読み出された前回のDCオフセットパラメータに基づいて補正し、
前記DCオフセットパラメータ管理部は、補正後の最新のDCオフセットパラメータを次回の補正に備えて前記メモリーに格納することを特徴とする無線信号受信装置。 - 前記I/Q信号DCオフセット検出部は、前記復調部のAGC収束後にベースバンド信号のI成分、Q成分のDCオフセットを検出することを特徴とする請求項3に記載の無線信号受信装置。
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