JP2006324711A - デジタル放送受信機 - Google Patents

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Abstract

【課題】受信状態が悪化した場合に、ユーザに対して音声を極力提供し、受信状態が頻繁に変化してもユーザに不快な音声を提供することがないデジタル放送受信機を与える。
【解決手段】本発明のデジタル放送受信機は、デジタル変調された放送波を受信及び復調して得られた音声信号を、デコードして再生するデジタル放送受信機において、出力音声の音量は、音声信号のビットエラーレートがある閾値を超えた状態になると、第1時定数で減少し、その後、ビットエラーレートが閾値を下回った状態になると、第1時定数と異なる第2時定数で増加するように調整されることを特徴とする。第2時定数は第1時定数よりも大きく、閾値は、音声信号が不連続になるようなビットエラーレートの値よりも若干小さく設定されるのが好ましい。
【選択図】図1

Description

本発明は、デジタルTV放送やデジタルラジオ放送を受信するデジタル放送受信機に関する。
近年、地上波を用いたTV放送やラジオ放送のデジタル化が進んでおり、それらに対応したデジタル放送受信機が急速に普及しつつある。地上波デジタル放送では、BSデジタル放送とは異なって、建築物や山などにより電波が遮蔽や反射されることから、電界強度の低下や干渉等の受信障害が生じ易い。その一方で、デジタル放送は、正常な受信が困難になると、アナログ放送とは異なり、急激に映像又は音声の正常な再生が難しくなる。また、自動車等の移動体に搭載される地上波デジタル放送受信機では、移動体の移動に伴って受信状況が変化するという問題がある。
電波の正常な受信が困難になると、受信信号の復調後におけるエラーが増加して、あるビットエラーレート(BER)を境にして急激にエラー訂正が困難になり、最終的には、ベースバンドの音声信号又は映像信号が破綻して、ノイズになって出力される。地上波デジタル放送受信機の性能を向上する試みが進められている一方で、復調後のエラーが増加した際の対策も行われている。従来のデジタル放送受信機では、例えば、受信信号の復調後におけるエラーが増えると、音声をミュートすること、又は、映像をフリーズすることが行われている(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−208066公報
しかしながら、エラーが検出されてから出力された音声をミュートすると、エラーの増加に間に合わずに、不快な雑音が出力される事態が生じる。また、BERが所定の閾値を超えると音声をミュートする手法を採用する場合、実際にエラーが発生して不快な雑音が発生するBER値に対して、ある程度のマージンを設けて閾値を設定する必要がある。従って、BERが、閾値と不快な雑音が発生する値との間にある場合、音声信号が正常に再生されるのにも拘わらず、ユーザに音声が提供されない事態が生じてしまう。さらに、この手法では、閾値を跨いでBERが頻繁に変化すると、オン・オフが繰り返されることによって、出力される音声は、非常に聞き取り難くなってしまう。
本発明は、上記の問題を解決するものであり、受信状態が悪化した場合でも、ユーザに音声を提供し、受信状態が頻繁に変化しても、ユーザに聞き取り難い不快な音声を提供することがないデジタル放送受信機を与えるものである。
本発明のデジタル放送受信機は、デジタル変調された放送波を受信及び復調して得られた音声信号を、デコードして再生するデジタル放送受信機において、出力音声の音量は、前記音声信号のビットエラーレートがある閾値を超えた状態になると、第1時定数で減少し、その後、前記ビットエラーレートが前記閾値を下回った状態になると、前記第1時定数と異なる第2時定数で増加するように調整されることを特徴とする。なお、前記第2時定数は前記第1時定数よりも大きいことが好ましい。
また、本発明のデジタル放送受信機は、デジタル変調された放送波を受信及び復調して得られた音声信号を、デコードして再生するデジタル放送受信機において、設定された複数の閾値の各々について、出力音声の音量は、前記音声信号のビットエラーレートがその閾値を超えた状態になると、第1時定数で減少し、その後、前記ビットエラーレートがその閾値を下回った状態になると、第2時定数で増加するように調整され、前記第1時定数及び前記第2時定数は、前記複数の閾値の各々について設定されることを特徴とする。なお、前記第1時定数及び前記第2時定数は、夫々に対応する閾値が増加するにつれて小さくなって、前記ビットエラーレートが大きくなると、音量の変化がより急になるのが好ましい。
本発明によれば、受信機の受信状態が悪化した場合に、設定された時定数に基づいて、出力音声の音量を緩やかに変化させることで、不連続な聞き取り難い不快な音声がユーザに提供されることはない。さらに、受信状態が悪化しても、音声がいきなり聞こえなくなる事態は起こらずに、小さい音量ながらも音声はユーザに提供される。さらに、音量を戻す、即ち増加させる際の時定数を、音量を減少させる際の時定数よりも大きくすることで、ビットエラーレートが頻繁に増減を繰り返す状況下において、音量の時間変化が少なくなって、ユーザの不快感又は疲労感が低減される。
このような閾値を複数設定し、さらに各閾値に応じて時定数を設定することで、より細やかに、出力音声の音量を調整できる。特に、閾値の増加に伴って、対応する時定数を小さくすると、ビットエラーレートが悪化するとより速やかに音量が減少し、ビットエラーレートが良化すると、より速やかに音量が増加する。なお、音量が小さい状態にて、その変化が急になるので、不快感又は疲労感がユーザにもたらされることはない。
以下、本発明を図を用いて説明する。図1は、本発明の実施例である地上波デジタル放送受信機(以下、「受信機」と称す)の概要を示すブロック図である。受信機は車載用であって、自動車や列車等の移動体に搭載されて、テレビジョン放送を受信及び再生する。フェージングの影響を低下させるために、受信機には、マスター側とスレーブ側の2つのフロントエンド(1)(3)が設けられて、スペースダイバーシチー受信が行われる。これらフロントエンド(1)(3)には夫々受信用アンテナ(5)(7)が接続されており、これらアンテナ(5)(7)は、車両にて(例えば半波長以上)離間して配置される。本実施例では、2つのフロントエンド(1)(3)が設けられているが、受信機には、3つ以上のフロントエンドが設けられてもよい。また、1つのフロントエンドを有しており、スペースダイバーシチー受信を行わない受信機に、本発明が適用されてもよい。
本実施例の受信機は、BST−OFDM(BandSegmented Transmission-Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式に基づく地上波デジタル放送を受信する。しかしながら、本発明は、放送方式に限定されることなく実施することができ、例えばCOFDM(Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing )方式や8VSD(Vestigial Side Band)方式等に基づくデジタル放送を受信する受信機に適用されてよく、さらには、デジタルラジオ放送の受信機や、デジタル変調を利用した通信機にも適用可能である。
各フロントエンド(1)(3)は、チューナ(9)(11)及びOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)復調部(13)(15)を含んでいる。チューナ(9)(11)は、アンテナ(5)(7)を介して受信した放送波から目的の物理チャンネル(マルチキャリア)を選択し、各キャリアの受信信号を中間周波数(IF)信号に変換して、OFDM復調部(13)(15)に出力する。なお、2つのチューナ(9)(11)は、同一チャンネルを選択する。
図2は、OFDM復調部(13)の詳細を示すブロック図である(OFDM復調部(15)も同様な構成を有する)。OFDM復調部(13)に入力されたIF信号は、内蔵されたアナログ/デジタル変換部(71)にてデジタル化されて、直交復調部(73)にて直交復調される。ガードインターバル除去部(75)では、直交復調された信号からガードインターバル部分が取り除かれて、有効シンボル部分が取り出される。FFT処理部(77)では、FFT(Fast Fourier Transform)により有効シンボル部分が復調される。イコライザ部(79)では、FFT処理部(77)から出力された復調信号に波形等化処理が施される。
各フロントエンド(1)(3)から出力された復調信号は、合成/選択部(17)に送られる。合成/選択部(17)では、これらフロントエンド(1)(3)から出力された復調信号の最大比合成が、又は受信状態の良い復調信号の選択が行われる。合成/選択部(17)から出力された復調信号には、デインタリーバ部(19)にて、周波数デインタリーブ処理及び時間デインタリーブ処理等が施された後、ビタビ復号部(21)にてビタビ復号処理が、さらにはRS復号部(23)にてリードソロモン復号処理が施される。ビタビ復号部(21)、さらにはRS復号部(23)にて復調信号にエラー訂正処理がなされると、MPEG−TS(Transport Stream)が生成される。
RS復号部(23)から出力されたMPEG−TSは、DEMUX部(25)にて、映像信号と音声信号とに分離されてAVデコーダ部(27)に送られる。AVデコーダ部(27)にて、映像信号及び音声信号が夫々デコードされると、映像信号は、OSD部(29)にてオンスクリーンデータが付与された後に、映像表示部(31)にて再生される。映像表示部(31)には、例えばLCD(液晶表示装置)が用いられる。一方、音声信号は、デジタル/アナログ変換部(33)にてアナログ化された後、アッテネータ(35)に送られる。アッテネータ(35)では、後述するように音声信号の音量レベルが調整される。アッテネータ(35)から出力された音声信号は、パワーアンプ(37)で増幅された後にスピーカ(39)に送られて、音声がスピーカ(39)から出力される。
上述の構成要素に加えて、受信機には、各種制御及び処理に必要な演算を行うCPU(41)と、CPU(41)の演算に用いるデータが一時的に記憶されるRAM(43)と、後述する音量レベル調整を含む、CPU(41)が実行する制御及び処理のプログラムが記憶されたROM(45)と具えている。また、受信機には、受信チャンネル選択用のアップキー及びダウンキーと、音声出力調整用のアップキー及びダウンキーと、電源キー等とを含む操作部(47)が、さらには、それらと同様なキーを有するリモートコントローラ(図示せず)から送られる赤外線信号を受光して、コマンドをCPU(41)に送るリモコン受信部(49)が設けられている。
ビタビ復号部(21)では、ビタビ復号後のBER(エラービット数/伝送ビット数)が計算される。ビタビ復号部(21)から得られたBERに基づいて、CPU(41)は、どのフロントエンド(1)(3)から出力された復調信号を採用するかを合成/選択部(17)に指示する。さらに、CPU(41)は、以下に詳述するように、BERに基づいて、アッテネータ(35)を制御し、音声信号の音量レベルを調整する。本実施例では、ビタビ復号後のBERに基づいて音量レベルの調整が行われるが、リードソロモン復号後のBER、又はビタビ復号前のBERに基づいて音量レベルの調整が行われてもよい。さらに、本実施例の受信機では、アッテネータ(35)を用いて音量レベルの調整が行われているが、CPU(41)によりデジタル/アナログ変換部(33)が制御されることにより、アッテネータ(35)を用いずに音量レベルの調整が行われてもよい。
さらに、受信機には、マイクロホン(51)と、このマイクロホン(51)用のアンプ(53)と、アナログ/デジタル変換部(55)とが設けられている。これらは、受信機(の本体部)の周囲の、言い換えると車内の雑音レベルを得るために設けられている。マイクロホン(51)は、周囲の音声を検出して音声信号を生成する。生成された音声信号はアンプ(53)にて増幅された後、アナログ/デジタル変換部(55)でデジタル化される。エコーキャンセラ(57)は、アナログ/デジタル変換部(55)から送られる音声信号から、AVデコーダ部(27)から送られる音声信号をキャンセルする処理を行う。この処理によって、受信機の周囲、即ち車内の雑音レベルが得られる。上述した音量レベルの調整において、得られた雑音レベルに基づいた処理が行われるが、この点については後述する。
次に、本実施例の受信機にて行われる音量レベル調整について説明する。図3(a)は、受信した放送波を復調した際のBERの、具体的にはビタビ復号部(21)で計算されたBERの時間変化の一例を示すグラフである。縦軸は対数表示になっており、BERは、上向きに大きく(悪く)なっている。図3(b)は、図3(a)のようにBERが時間変化した場合における、アッテネータ(35)から出力される音声信号の音量レベルの時間変化を示している。音量レベルは上限値L1と、下限値L2との間で変化をし、通常状態、即ち受信が良好に行われている場合、音量レベルは上限値L1で一定にされる。また、音量レベルは、下限値L2を超えて低下することはない。
図3(a)には、閾値B1が破線で示されている。この閾値B1は、エラー頻度の増加によって、意味の無いデータがAVデコーダ部(27)から出力されることに起因して、音声信号が不連続になり、さらにはスピーカ(39)の出力音声が時折過大な音量になるBER値よりも若干小さい値であって、10-3のオーダーである。BERが閾値B1未満であると、音量レベルは上限値L1で一定であるが、BERが増加して、時間t1にて閾値B1を超えると、音量レベルは、所定の時定数に基づいて減少する。図3(b)では、音量レベルが時定数T1で減少するケースと、時定数T3で減少するケースとが示されている。ここで、時定数とは、一般的な定義のように、音量レベルの変化時の傾斜(本実施例では一定)を維持して、上限値L1から下限値L2に至る時間である。音量レベルは、時定数T3は時定数T1よりも小さく、この場合、音量レベルはより速く減少する。下限値L2に至ると、音量レベルは、(BERが閾値B1未満にならない限り)一定に維持される。
図4(a)は、BERの時間変化の一例を示すグラフであり、図4(b)は、図4(a)のようにBERが時間変化した場合における、音声信号の音量レベルの時間変化を示している。図4(a)は、図3(a)のように閾値B1を超えてBERが悪化した状態が継続した後に、受信状態が改善して、BERが低下する模様を示している。図4(b)に示すように、音量レベルは下限値L2で一定になっており、BERが低下して時刻t2にて閾値B1未満になると、所定の時定数で増加する。図4(b)では、音量レベルが時定数T2で増加するケースと、時定数T4で増加するケースとが示されている。時定数T4は時定数T2より小さく、この場合、音量レベルはより速く増加する。ここで、時定数とは、一般的な定義のように、音量レベルの変化時の傾斜(本実施例では一定)を維持して、下限値L2から上限値L1に至る時間である。上限値L1に至ると、音量レベルは、(BERが閾値B1を超えない限り)一定に維持される。
音量レベルは、BERが閾値B1を超えた状態にある間、所定の時定数で低下し、下限値L2に至ると一定になる。また、BERが閾値B1を超えた状態から、閾値Bを下回る状態になると、その間、音量レベルは、所定の時定数で増加して、下限値L1に至ると一定になる。なお、BERが閾値Bを下回る状態になると、(下限値L2に至っているか否かに関係なく)その時点の値から、音量レベルは即時に増加する。また、BERが閾値Bを上回る状態になると、(下限値L1に至っているか否かに関係なく)その時点の値から、音量レベルは即時に低下する。
また、図3(b)及び図4(b)において、音量レベルは、例えば音声信号の電圧(V)に相当しているが、図3(b)及び図4(b)において、音量レベルがデジベルで示されているとしても、本実施例の受信機において、本発明の効果は達成される。
図5(a)は、BERの時間変化の一例を示すグラフであり、図5(b)は、図5(a)のようにBERが時間変化した場合において、従来技術を用いて調整された音量レベルを示している。この従来技術では、BERが閾値B1以下であると、音量レベルを上限値L1にし、BERが閾値B1を越えると、音量レベルを下限値L2にするような調整がなされている。図5(c)は、図3(a)及び図3(b)と、図4(a)及び図4(b)とを用いて説明した実施例に対応しており、図5(a)のようにBERが時間変化した場合において、音量レベルは、BERが閾値B1を超えると時定数T1に基づいて減少し、BERが閾値B1未満になると時定数T2に基づいて増加する。
図5(a)に示すように、時間t3にて、BERが閾値B1を超えると、図5(b)に示すように従来技術では、音量レベルは、上限値L1から下限値L2に不連続に変化する。一方、本発明の実施例では、図5(c)に示すように、音量レベルは、時定数T1で緩やかに低下して下限値L2に至る。その後、受信状態が改善して、時間t4にて、BERが閾値B1未満になると、従来技術では、音量レベルは、下限値L2から上限値L1に不連続に上昇する。一方、本発明の実施例では、時定数T1よりも小さな時定数T2で、音量レベルは緩やかに上昇する。音量レベルの下限値L2は、通常、出力音声がユーザに認識されない程度に設定される。従来技術の場合、時間t3からt4の間、音量レベルが下限値L2に維持されて、音声がユーザに提供されないが、本発明の実施例の場合、図5(c)から理解されるように、そのような期間は短くなっている。
図5(a)に示すように、時間t4の後、受信状態が悪化して、時間t5にて、BERが閾値B1を再び超えると、図5(c)に示すように、本発明の実施例では、音量レベルは、上限値L1に至らずに、時定数T1で減少して下限値L2に至る。その後、受信状態が改善して、時間t8にて、BERが閾値B1未満になると、音量レベルは、時定数T2で上昇して上限値L1に至る。
本発明では、上記の閾値B1のような閾値が複数設定されて、さらに各閾値に応じて時定数が設定されてもよい。図5(d)にて音量レベルの時間変化を示した実施例では、閾値B1に加えて、それより小さい閾値B2が設定されており、BERが閾値B2を超えると、時定数T1より小さい時定数T3(図3(b)参照)で減少し(時定数T1の場合よりも、より急に減少するように)、BERが低下して、閾値B2未満になると、時定数T2より小さい時定数T4(図4(b)参照)で増加するように(時定数T2の場合よりも、より急に増加するように)、音量レベルは調整されている。
図5(a)に示す例では、時間t6にて、BERが閾値B2を超えている。図5(d)に示す音量レベルは、時間t6までは、図5(c)と同様に変化するが、時間t6以降、時定数T3で減少して下限値L2に至る。時定数T3は、時定数T1よりも小さいことから、音量レベルは、図5(c)に示す場合よりも、時間Δt1だけ早く下限値L2に達する。その後、受信状態が改善して、時間t7にて、BERが閾値B2未満になると、音量レベルは、時定数T4で上昇する。そして、時間t8にてBERが閾値B1未満になると、音量レベルは、時定数T2で上昇する。結果として、音量レベルは、図5(c)に示す場合よりも、時間Δt2だけ早く、上限値L1に復帰している。このように、図5(d)にて音量レベルの変化を示した、複数の閾値が設定された実施例では、受信状態の悪化が顕著になると、図5(c)に示す実施例と比較して音量レベルがより迅速に増減しており、不快な音声が出力される場合に音量はより早く減少し、受信状態が改善されると音量はより早く復帰する。なお、音量が小さい状態において音量の変化を急にしているので、変化の急速化によりユーザへの影響はほとんど存在しない。
図5(d)にて音量レベルの変化を示した実施例では、2つの閾値B1及びB2が設定されているが、本発明において、設定される閾値の数は特に制限されず、その各々の閾値に対応して、音量レベルの変化に関した時定数が設定されてよい。音量レベルを減少させる際の時定数は、対応する閾値の増加に応じて小さくなるように設定されるのが好ましく、音量レベルを増加させる際の時定数も同様に設定されるのが好ましい。さらに、ある閾値について、音量レベルを増加させる際の時定数は、音量レベルを減少させる際の時定数よりも大きいことが好ましい。
先に説明した何れかの実施例では、受信機の周囲の雑音レベルに応じて、下限値L2が変化することが好ましい。車両の走行環境が変化すると、周囲、即ち車内の雑音レベルも変化する。故に、周囲が騒々しくて雑音レベルが高い場合、下限値L2を高くし、周囲が静かで雑音レベルが低い場合、下限値L2を低くすることで、状況に応じた音量調整が行える(例えば、雑音レベルが高い場合に、下限値L2を低くすることは、過剰に音量を絞ることになって無意味又は無駄である)。例えば、CPU(41)は、エコーキャンセラ(57)で求められた雑音レベルの移動平均を算出して、その移動平均が増加すると、下限値L2を上昇させ、移動平均が低減すると、下限値L2を低下させる。下限値L2が変化しても、音量レベルの変化の時定数は一定にされる。例えば、音量レベルが減少する際の時定数は、上限値L1から、基準とする(例えば標準状態の)ある下限値L2まで音量レベルが減少する時間とされ、音量レベルが増加する際の時定数は、このような下限値L2から、上限値L1まで音量レベルが増加する時間とされる。なお、音量レベルが増減する際に、下限値L2の変化に応じて時定数を変化させてもよい。
上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
本発明の実施例であるデジタル放送受信機の概要を示すブロック図である。 本発明のデジタル放送受信機のOFDM復調部を示すブロック図である。 図3(a)は、BERの時間変化の一例を示すグラフである。図3(b)は、図3(a)のようにBERが時間変化した場合における、本発明のデジタル放送受信機に係る音量レベルの時間変化を示している。 図4(a)は、BERの時間変化の一例を示すグラフである。図4(b)は、図3(a)のようにBERが時間変化した場合における、本発明のデジタル放送受信機に係る音量レベルの時間変化を示している。 図5(a)は、BERの時間変化の一例を示すグラフである。図5(b)は、図5(a)のようにBERが時間変化した場合における、従来のデジタル放送受信機に係る音量レベルの時間変化を示している。図5(c)及び図5(d)は、図5(a)のようにBERが時間変化した場合における、本発明のデジタル放送受信機に係る音量レベルの時間変化を示している。
符号の説明
(1) フロントエンド
(3) フロントエンド
(13) OFDM復調部
(15) OFDM復調部
(21) ビタビ復号部
(27) AVデコーダ部
(35) アッテネータ
(39) スピーカ
(41) CPU
(51) マイクロホン

Claims (7)

  1. デジタル変調された放送波を受信及び復調して得られた音声信号を、デコードして再生するデジタル放送受信機において、
    出力音声の音量は、前記音声信号のビットエラーレートがある閾値を超えた状態になると、第1時定数で減少し、その後、前記ビットエラーレートが前記閾値を下回った状態になると、前記第1時定数と異なる第2時定数で増加するように調整されることを特徴とするデジタル放送受信機。
  2. 前記第2時定数は前記第1時定数よりも大きい、請求項1に記載のデジタル放送受信機。
  3. 前記閾値は、訂正できないエラーが発生して前記音声信号が不連続になるような前記ビットエラーレートの値よりも、若干小さく設定される、請求項1又は請求項2に記載のデジタル放送受信機。
  4. デジタル変調された放送波を受信及び復調して得られた音声信号を、デコードして再生するデジタル放送受信機において、
    設定された複数の閾値の各々について、出力音声の音量は、前記音声信号のビットエラーレートがその閾値を超えた状態になると、第1時定数で減少し、その後、前記ビットエラーレートがその閾値を下回った状態になると、第2時定数で増加するように調整され、
    前記第1時定数及び前記第2時定数は、前記複数の閾値の各々について設定されることを特徴とするデジタル放送受信機。
  5. 前記第1時定数及び前記第2時定数は、夫々に対応する閾値が増加するにつれて小さくなる、請求項4に記載のデジタル放送受信機。
  6. 前記音量は、所定の上限値と下限値の間で変化する、請求項1乃至5の何れかに記載のデジタル放送受信機。
  7. 周囲の雑音レベルに応じて前記下限値が変化する、請求項6に記載のデジタル放送受信機。
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