JP2795202B2 - 直交復調器を用いた受信回路 - Google Patents

直交復調器を用いた受信回路

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JP2795202B2
JP2795202B2 JP6329788A JP32978894A JP2795202B2 JP 2795202 B2 JP2795202 B2 JP 2795202B2 JP 6329788 A JP6329788 A JP 6329788A JP 32978894 A JP32978894 A JP 32978894A JP 2795202 B2 JP2795202 B2 JP 2795202B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は直交復調器を用いた受信
回路に関し、特に周波数変調信号(FM信号)と直交位
相変調信号(QPSK信号)のいずれも受信可能な無線
通信装置の受信回路に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、セルラーシステムはトラフィック
の過密から、従来のFM変調を用いたアナログ通信方式
からπ/4DQPSK変調やGMSK変調を用いたデジ
タルセルラーシステムに移行しようとしている。
【0003】北米において既にサービスが開始されてい
るπ/4DQPSK変調を用いたTDMA Dualm
odeセルラーシステムにおいては、π/4DQPSK
変調信号だけでなくFM変調も復調可能なデュアルモー
ド受信機が求められている。
【0004】図7に、前述した従来のデュアルモード受
信機の典型的な構成を示す。
【0005】図7を参照して、アンテナ1より無線回線
を介して入力されたπ/4DQPSK変調信号は、無線
周波数受信回路2において受信される。なお、無線周波
数受信回路2は一般的には、ダブルスーパーヘテロダイ
ン、シングルスーパーヘテロダイン方式で構成されてい
る。
【0006】無線周波数受信回路2より出力される受信
信号は線形増幅回路3に入力され線形増幅される。線形
増幅回路3は、線形処理を要する信号(例えばQPSK
変調信号等)を処理するシステムに用いられるIF増幅
器からなる。
【0007】線形増幅回路3の出力と局部発信回路9の
出力は直交復調器4に入力され、同相信号SIと直交信
号SQが出力される。同相信号SIと直交信号SQは、A
/D変換回路5及びA/D変換回路6にそれぞれ入力さ
れ、量子化されて出力される。
【0008】A/D変換回路5及びA/D変換回路6よ
り出力された信号は、それぞれデジタル信号処理部7に
おいて遅延等価処理された後にデータ復調される。一般
にπ/4DQPSK変調等のデジタル変調において伝送
されるデータは伝送する信号の種類に応じて符号化され
ている。
【0009】デジタル信号処理部7においては、データ
復調された音声信号や受信器制御信号に対応した復号方
式によって復合され、音声データSv及び受信器制御デ
ータScontとして再生される。
【0010】音声データSvはD/A変換回路12に出
力され、D/A変換された後、スピーカー11で音声に
変換され出力される。受信器制御データScontはそのま
まホストCPUに出力される。
【0011】また、アンテナ1より無線回線を介して入
力されたFM変調信号は無線周波数受信回路2におい
て、π/4DQPSK変調信号入力時と同様に受信され
る。無線周波数受信回路2より出力される受信信号はリ
ミッタ増幅回路18に入力され、リミッタ増幅される。
【0012】リミッタ増幅回路18の出力はクアドラチ
ャ(QUADRATURE)復調器19において復調さ
れ、出力される。QUADRATURE復調器19の出
力はA/D変換器20においてA/D変換されデジタル
信号処理部7に入力される。
【0013】A/D変換器20より入力された信号は音
声データSvと受信器制御データScontに分けられ、音
声データSvはデジタル的に帯域制限を受け、D/A変
換回路12に出力され、前記スピーカ11において音声
信号に変換され出力される。受信器制御データScontは
そのままホストCPUに出力される。例えばセルラーシ
ステムにおいては、音声データと受信制御データは同時
に重畳して伝送されることはなく、また両者の帯域が異
なるため、フィルタ等により弁別される。なお、制御デ
ータとしては、例えばセルラー端末等においては、受信
チャネル(周波数)の切換えコマンド、基地局や地域の
ID、送信電力の制御命令等がある。
【0014】次に、異なる変調方式(例えばFM変調、
MSK変調)を復調可能な構成の従来の受信装置とし
て、例えば特開平5−64101号公報には、図8に示
すように、アンテナ1、無線周波数受信回路2(RF増
幅器、局発選択器、ミキサ、フィルタ等を含む)、及び
線形増幅回路3(IF増幅器等を含む)までを共用し、
切り換え回路21を用いてFM復調回路22とMSK復
調回路23を選択して使用するようにした受信装置が提
案されている。すなわち前記公報には、チューナ装置を
FM復調回路22とMSK復調回路23で共用した受信
装置が開示されている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】従来例として図7に示
した、複数の変調方式を受信することが可能な受信回路
を実現する場合、受信回路においてはFM復調用にはリ
ミッタ増幅後QUADRATURE復調器やPLL復調
器を用いて復調を行い、π/4DQPSK復調用には線
形増幅を行った後に直交復調器において同期検波を行う
方式を用いている。
【0016】また、前記特開平5−64101号公報に
開示された受信装置のように、アンテナ、無線周波数受
信回路及び線形増幅回路までを共用した場合であって
も、切り換え回路を用いてFM復調回路とMSK復調回
路を選択して使用している。
【0017】従って、いずれの場合においても各変調方
式に対応した復調器を各々独立に持つ必要があり、回路
規模が大きく複雑になるという問題があった。
【0018】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、FM変調とπ/4DQPSK等のよう
な直交位相変調を受信可能な受信回路において各変調方
式を直交復調器まで共通の回路で受信することにより回
路規模の縮小、消費電流の削減を図る受信装置を提供す
ることを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の受信回路は、受信された信号を線形増幅す
る線形増幅回路と、線形増幅回路の出力を入力し同期検
波する直交復調器と、該直交復調器によって復調され出
力される同相信号及び直交信号を各々入力し、A/D変
換するA/D変換回路と該A/D変換回路の出力をデジ
タル的に信号処理するデジタル信号処理部を備え、該デ
ジタル信号処理部において二つの変調方式に応じた復調
手段をソフトウェア演算アルゴリズムを切り換えること
によって復調する。
【0020】本発明においては、好ましくは、デジタル
信号処理部は、周波数変調信号が入力された際に、同相
信号又は直交信号の振幅データの時間変化量を算出し、
振幅データの時間変化量を位相変化に換算し、位相の時
間変化率から周波数の変動量を求め、これにより周波数
変調された信号を復調するように演算処理する。
【0021】また、本発明においては、線形増幅回路が
利得制御機能を有し、線形増幅回路に対しデジタル信号
処理装置側から帰還制御信号を供給して入力レベルを略
一定に保つと共に、帰還制御信号の量に基づき受信信号
強度情報を検出することを特徴とする。
【0022】
【実施例】図面を参照して、本発明の実施例を以下に説
明する。
【0023】図1に本発明の一実施例の構成を示す。図
1を参照して、本実施例に係る受信装置は、アンテナ
1、無線周波数受信回路2、線形増幅回路3、直交復調
器4、局部発振回路9、A/D変換回路5、6、デジタ
ル信号処理部7、ホストCPU10、D/A変換回路1
2、スピーカ11から構成されている。直交復調器4
は、局部発振回路9からの信号を90度ずらすπ/2位
相器と、2つのミキサから構成される。
【0024】アンテナ1より無線回線を介して入力され
たπ/4DQPSK変調信号は、無線周波数受信回路2
において受信される。無線周波数受信回路2より出力さ
れる受信信号は線形増幅回路3に入力され線形増幅され
る。例えばTDMAデュアルモード端末において、無線
周波数受信回路2は、典型的には、高周波フィルタ、高
周波増幅器、第1局部発振器、第1のミキサ、第1のI
Fフィルタ、第2局部発振器、第2のIFフィルタ等か
ら構成され、線形増幅回路3は中間周波増幅器から成
る。あるいは、図1の直交復調器4に供給するローカル
信号に周波数選択性を持たせることにより、無線周波数
受信回路2は、高周波フィルタのみ、もしくは高周波フ
ィルタに高周波増幅器を加えた構成とすることもでき
る。
【0025】線形増幅回路3の出力と局部発信回路9の
出力は直交復調器4に入力され、直交復調器4は同相信
号SIと直交信号SQとを出力する。
【0026】同相信号SIと直交信号SQは、A/D変換
回路5及びA/D変換回路6にそれぞれ入力され、量子
化されて出力される。A/D変換回路5及びA/D変換
回路6より出力された信号は、それぞれデジタル信号処
理部7において遅延等価処理された後にデータ復調され
る。デジタルデータ伝送においては、マルチパスフェー
ディング等の遅延波が入力された場合、符号間干渉が発
生し、データを正しく復調できないことになる。このた
め、遅延等価処理の後に復調を行ない、符号間干渉の影
響を取り除いている。
【0027】一般にπ/4DQPSK変調等のデジタル
変調において伝送されるデータは伝送する信号の種類に
応じて符号化されている。すなわち、音声を符号化した
データと送受信器を制御するための制御データでは、符
号化の符号化率等が相違する。
【0028】デジタル信号処理部7においてはデータ復
調された音声信号や受信器制御信号に対応した復号方式
によって復号化され、音声データSv及び受信器制御デ
ータScontとして再生される。音声データSvはD/A
変換回路12に出力され、D/A変換された後、スピー
カ11で音声に変換され出力される。受信器制御データ
ScontはそのままホストCPUに出力される。
【0029】また、アンテナ1より無線回線を介して入
力されたFM変調信号は無線周波数受信回路2において
π/4DQPSK変調信号入力時と同様に受信される。
該無線周波数受信回路2より出力される受信信号は、線
形増幅回路3に入力され線形増幅される。該線形増幅回
路3の出力と局部発信回路9の出力は直交復調器4に入
力され、同相信号SIと直交信号SQを出力する。同相信
号SIと直交信号SQはA/D変換回路5及びA/D変換
回路6にそれぞれ入力され、量子化されて出力される。
【0030】本実施例では、同相信号SIと直交信号SQ
を量子化するために各々の信号を独立したA/D変換回
路にて量子化しているが、同相信号SIと直交信号SQを
同時刻にサンプルアンドホールド回路でホールドし単一
のA/D変換回路を時分割で使用してもよい。
【0031】A/D変換回路5及びA/D変換回路6に
おいて量子化された信号はデジタル信号処理部7に出力
される。デジタル信号処理部7に入力された同相信号S
Iおよび直交信号SQの量子化データは、いずれか一方が
選択され、FM復調アルゴリズムによってデジタル的に
復調される。
【0032】デジタル信号処理部7において復調された
信号は音声データSvと受信器制御データScontに分け
られ、音声データSvはデジタル的に帯域制限を受け、
D/A変換回路12に出力され、スピーカ11において
音声信号に変換され出力される。また受信器制御データ
ScontはそのままホストCPU10に出力される。
【0033】次にFM変調信号受信時のデジタル信号処
理部7におけるFM復調の手段について、図2、図3、
図4及び図5を参照して説明する。
【0034】図2はデジタル信号処理部7の構成を示す
ブロック図である。図2を参照して、A/D変換回路5
及びA/D変換回路6によって量子化された同相信号S
Iまたは直交信号SQの量子化データは、デジタル信号処
理部7内のメモリ13に時系列で蓄えられる。
【0035】メモリ13はある一定量データが蓄えられ
ると割り込み信号SINTをプロセッサ14に出力する。
【0036】図3は、本実施例におけるFM復調アルゴ
リズムのフローを示す流れ図である。図3を参照して、
割り込み信号SINTを入力したプロセッサ14は、メモ
リ13よりデータを取り込み(ステップ301)、図3に
振幅変化量計算工程(ステップ302)において振幅時間
変化量を求める。
【0037】図4に、振幅変化量計算工程の詳細構成を
示す。本実施例においては、時刻Tnの振幅変化量Anを
算出するアルゴリズムとして、図4に示すように、メモ
リ13に蓄えられているサンプリング時刻Tnの振幅デ
ータから1サンプル前の時刻Tn-1の振幅データを減算
する(ステップ402)ことにより、振幅データの時間変
化量を求めている。
【0038】すなわち、本実施例においては、振幅変化
量計算工程にて、同相信号SIおよび直交信号SQの振幅
データ(量子化データ)について、サンプリング時刻T
nにおける振幅の時間変化量Anを算出し、算出された振
幅の時間変化量から位相変化を検出し、さらに位相の時
間変化率(位相を時間で微分した値)から周波数の変動
量を求め、これにより周波数変調された信号を復調して
いる。
【0039】再び、図3を参照して、振幅変化量An
は、位相変化量計算工程(ステップ303)に入力され、
位相の時間変化量Pnに変換される。
【0040】本実施例における位相変化量計算工程とし
て、図5に示すように、振幅変化量Anの絶対値と予め
定められた閾値Athとの比較を行い、閾値Athよりも振
幅変化量Anの絶対値が小さい場合、振幅変化量Anを近
似的に位相変化量Pnとして代入し、閾値Athよりも振
幅変化量Anの絶対値が大きい場合、振幅変化量Anに対
応する変換テーブルを参照し、テーブルより読み出した
値を位相時間変化量Pnとして出力する。
【0041】すなわち、位相変化量計算工程では、入力
された時刻Tnにおける振幅変化量Anから位相変化量を
求めるために、好ましくは三角関数(正弦、余弦)のデ
ーブルを予め備え、基本的に、振幅変化量Anから位相
変化量Pnをテーブル・ルックアップにて求める方法が
用いられる(ステップ503)。その場合、同相信号SIお
よび直交信号SQの振幅データの時間変化量Anが微小で
ある場合(Anが閾値Athよりも小である場合、ステッ
プ502の判定処理参照)、近似式sin(θ)=θを用
いて位相時間変化量Pnを振幅の時間変化量Anで近似し
て(ステップ504)、位相変化量計算アルゴリズムを簡
易化及び高速化している。
【0042】図3を参照して、位相変化量計算工程(ス
テップ303)から出力された位相時間変化量Pnを音声デ
ータSvと受信器制御データScontに弁別し(ステップ3
04)、音声データSvは音声データメモリ15に、受信
器制御データScontは制御データメモリ16に蓄えられ
(図2参照)、音声データメモリ15に蓄えられた音声
データSvはD/A変換回路(D/Aコンバータ)12
を介してアナログ信号に変換された後スピーカ11に供
給され、制御データメモリ16上の受信器制御データS
contはホストCPU10に出力される。音声データSv
と受信器制御データScontの弁別は、前記従来例で説明
した通りである。
【0043】図6は、ゲインコントロール機能を有する
線形増幅回路17を用いて受信信号強度情報SRSSI(RS
SI: Received Signal Strength Indicator;「受信電
界強度情報」ともいう)を得るための一実施例である。
通常、受信電界強度情報は、FM復調を行なう際にリミ
ッタ増幅器から出力されるが、本発明においては、リミ
ッタ増幅器を用いないために帰還制御信号Sgainから受
信電界強度情報SRSSIを求めている。
【0044】線形増幅回路17は、デジタル信号処理部
7に入力される同相信号SIと直交信号SQの振幅のピー
ク値が一定になるように、デジタル信号処理部7から出
力される帰還制御信号Sgainによって制御される。より
詳細には、線形増幅回路17を用いると、受信電界強度
に応じて、同相信号SIと直交信号SQが変化するため、
同相信号SIと直交信号SQが一定レベルとなるように、
帰還制御する。
【0045】帰還制御信号Sgainは、利得制御信号であ
り、アンテナ1より入力される信号レベルに比例して制
御され、アナログDC電圧、または多段アンプのON/
OFFデータにて線形増幅回路17に供給される。
【0046】また、本実施例においては、受信信号強度
情報(受信電界強度情報)SRSSIを得る手段として、線
形増幅回路17の出力が飽和しない範囲においては、帰
還制御信号Sgainを受信電界強度情報SRSSIとしてその
まま使用し、帰還制御信号Sgainが予め定められた上限
値または下限値を越えた場合には、同相信号SIまたは
直交信号SQの振幅情報を基に受信信号強度情報SRSSI
を計算し出力する。
【0047】より詳細には、デジタル信号処理部7は、
入力信号レベルを測定し、予め定められた所定振幅と比
較し、入力信号が所定振幅となるように帰還制御信号S
gainを修正し、帰還制御信号Sgainから受信電界強度情
報SRSSIを算出し、CPU10に出力している。そし
て、受信電界が帰還制御信号Sgainを制御範囲を越えて
変動する場合、同相信号SIと直交信号SQはそれぞれ所
定の振幅レベルから変動することになるが、帰還制御信
号Sgainの上限値又は下限値と、同相信号SIと直交信
号SQの振幅とから、帰還制御信号Sgainの制御範囲外
の電界レベル変動に対応した受信電界強度情報SRSSIを
出力することが可能となる。参考までに関係式の一例を
示すと、受信電界強度情報SRSSIは、SRSSI=Log(k*
SIAMP)+Slimit、として与えられる。但し、kは所定
の定数、SIAMPは同相信号SIの振幅、Slimitは帰還制
御信号Sgainが上限値又は下限値にある時の利得(減
衰)量を表わし、単位はdBである。
【0048】以上本発明を上記各実施例に即して説明し
たが、本発明は上記態様にのみ限定されるものではな
く、本発明の原理に準ずる各種態様を含む。
【0049】
【発明の効果】以上説明したとおり本発明によれば、周
波数変調信号と直交位相変調信号のいずれも受信可能な
無線通信装置の受信回路において、周波数変調信号と直
交位相変調信号のいずれかを受信し、直交復調器によっ
て復調され出力される同相信号及び直交信号をそれぞれ
入力しA/D変換するA/D変換部と、該A/D変換部
の出力をデジタル的に信号処理するデジタル信号処理部
を備え、該デジタル信号処理部においての二つの変調方
式に応じた復調手段を、デジタル信号処理装置における
アルゴリズムを切り換えて実現することにより、従来の
周波数変調信号を復調する場合においても直交位相変調
信号を復調する系を使用することができ、回路規模の縮
小及び消費電流の削減という効果を得る。
【0050】本発明によれば、デジタルFM復調演算に
おいて、振幅の時間変化量から位相変化量を高速に求め
ることが可能とされる。特に時間変化量が所定値以下の
場合、位相変化量を時間変化量として近似出力するよう
にしたため、テーブルサイズ(メモリ容量)を大幅に削
減できる。
【0051】また、本発明によれば、線形増幅回路は利
得制御機能を備え、デジタル信号処理部から出力される
帰還制御信号Sgainによって制御され、デジタル信号処
理部に入力される同相信号SIと直交信号SQの振幅のピ
ーク値は一定になるように制御されると共に、帰還制御
信号Sgainの制御範囲外の電界レベル変動に対応した受
信電界強度情報SRSSIを出力することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図2】図1におけるデジタル信号処理部7に関して詳
細を示すブロック図である。
【図3】本発明におけるFM復調工程の処理フロー示す
流れ図である。
【図4】本発明における振幅変化量計算工程のの処理フ
ロー示す流れ図である。
【図5】本発明における位相変化量計算工程の処理フロ
ーを示す流れ図である。
【図6】本発明における受信信号強度情報(SRSSI)手
段の一実施例を示すブロック図である。
【図7】従来の直交復調器を用いた受信回路の概略構成
を示す図である。
【図8】従来の2つの変調方式を復調可能な受信回路の
概略構成を示す図である。
【符号の説明】
1 アンテナ 2 無線周波数受信回路 3 線形増幅回路 4 直交復調器 5 A/D変換回路 6 A/D変換回路 7 デジタル信号処理部 8 π/2移相器 9 局部発信回路 10 ホストCPU 11 スピーカ 12 D/A変換回路 13 メモリ 14 プロセッサ 15 音声データメモリ 16 制御データメモリ 17 線形増幅回路 18 リミッタ増幅回路 19 QUADRATURE復調器(クアドラチャ復調
器) 20 A/D変換器 21 切り換え回路 22 FM復調回路 23 MSK復調回路 SI 同相信号 SQ 直交信号 Sv 音声データ Scont 受信器制御データ SINT 割り込み信号 An 時刻Tnにおける振幅変化量 Pn 時刻Tnにおける位相変化量 Ath 振幅変化量閾値

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】周波数変調信号と直交位相変調信号のいず
    れも受信可能な無線通信装置の受信回路において、 無線回線によって伝搬される受信信号が入力される無線
    周波数受信部と、 前記無線周波数受信部から出力された受信信号を線形増
    幅する線形増幅回路と、 前記線形増幅回路の出力を入力し同期検波する直交復調
    器と、 前記直交復調器から出力される同相信号と直交信号とを
    それぞれ入力してA/D変換するA/D変換部と、 前記A/D変換部の出力を信号処理するデジタル信号処
    理部と、 を備え、 前記デジタル信号処理部が、周波数変調信号の処理工程
    として、少なくとも信号の振幅の時間変化量を算出する
    振幅変化量算出工程と、前記信号の振幅の時間変化量か
    ら位相の時間変化量を算出する位相変化量算出工程と、
    を含み、 前記無線周波数受信部に、前記周波数変調信号が入力さ
    れた際に、前記A/D変換部からの出力を入力し、 前記振幅変化量算出工程が前記同相信号又は前記直交信
    号の振幅の時間の変化量を算出し、 前記位相変化量算出工程が前記振幅変化量算出工程の出
    力から位相の時間変化量を算出するとともに、前記A/
    D変換部からそれぞれ出力される前記同相信号又は前記
    直交信号の時間変化量が予め定めた所定値以下の場合に
    は前記振幅変化量算出工程の出力をそのまま位相変化量
    として出力し前記位相変化量算出工程の出力に基づき、前記周波数変
    調信号を復調し 、 周波数変調信号と直交位相変調の変調方式に対応した復
    調処理を、所定の演算処理により切り換えて行なうこと
    を特徴とする直交復調器を用いた受信回路。
  2. 【請求項2】周波数変調信号と直交位相変調信号のいず
    れも受信可能な無線通信装置の受信回路において、 無線回線によって伝搬される受信信号が入力される無線
    周波数受信部と、 前記無線周波数受信部から出力された受信信号を線形増
    幅する線形増幅回路と、 前記線形増幅回路の出力を入力し同期検波する直交復調
    器と、 前記直交復調器から出力される同相信号と直交信号とを
    それぞれ入力してA/D変換するA/D変換部と、 前記A/D変換部の出力を信号処理するデジタル信号処
    理部と、を備え、 前記デジタル信号処理部が、少なくとも周波数変調信号
    と直交位相変調の変調方式に対応した復調処理を、所定
    の演算処理により切り換えて行ない、 前記線形増幅回路が利得制御機能を有し、前記線形増幅
    回路に対し前記デジタル信号処理装置側から、帰還制御
    信号を供給して入力レベルを略一定に保つと共に、前記
    デジタル信号処理装置は、前記帰還制御信号から受信電
    界強度情報を出して出力する、ことを特徴とする直交
    復調器を用いた受信回路。
  3. 【請求項3】前記デジタル信号処理装置が、前記線形増
    幅回路において帰還制御量が飽和した際に、前記帰還制
    信号の上限値又は下限値と、前記同相信号又は前記直
    交信号の振幅情報を基に、前記受信信号強度情報を
    することを特徴とする請求項2記載の直交復調器を用い
    た受信回路。
  4. 【請求項4】前記デジタル信号処理部が、周波数変調信
    号の処理工程として、少なくとも信号の振幅の時間変化
    量を算出する振幅変化量算出工程と、前記信号の振幅の
    時間変化量から位相の時間変化量を算出する位相変化量
    算出工程と、を含み、 前記無線周波数受信部に、前記周波数変調信号が入力さ
    れた際に、前記A/D変換部からの出力を入力し、 前記振幅変化量算出工程が前記同相信号又は前記直交信
    号の振幅の時間の変化量を算出し、 前記位相変化量算出工程が前記振幅変化量算出工程の出
    力から位相の時間変化量を算出するとともに、前記A/
    D変換部から出力される前記同相信号又は前記 直交信号
    の時間変化量が予め定めた所定値以下の場合には前記振
    幅変化量算出工程の出力をそのまま位相変化量として出
    力し、 前記位相変化量算出工程の出力に基づき、前記周波数変
    調信号を復調することを特徴とする請求項2記載の直交
    復調器を用いた受信回路。
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