JP4335095B2 - ダイバーシティ方式の受信機、サウンドシステム - Google Patents

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本発明は、オーディオ信号などの情報をデジタル信号として無線にて送信し、その送信された信号を受信し上記情報を再生して出力するときに、上記出力に発生する歪を低減できるダイバーシティ方式の受信機、および上記受信機を備えたサウンドシステムに関するものである。
従来、デジタルワイヤレス方式で信号を送受信する場合、基本的に、送信機側にA/Dコンバータを設け、外部アナログ信号をデータ(情報)として入力してデジタル化し、その信号をデジタル方式で送信している。その送信のとき、データは、ブロックデータ(ブロック信号)としてシリアル送信されている。
一方、受信機側においては、デジタル受信(データは、ブロックデータとしてシリアル受信)された信号を復調し、D/A変換することで、アナログ信号に復元される。
一般的にデジタルワイヤレス方式で信号を受信する場合、他の電子機器の輻射や、送信部から送られた送信信号が、壁、天井、屋根、周囲の金属部等により反射、吸収(フェージング)が起こり、正常に受信できない場合が発生する。
そのため、デジタルワイヤレス方式では、特許文献1(移動通信における接続制御方式)や特許文献2(アンテナダイバーシチ受信機)に開示されているように、受信機側に複数のアンテナを設け、一つのアンテナで受信中に、外部の影響等で受信エラーが発生したとき、別のアンテナで受信するダイバーシティ方式(アンテナ切替方式)が取られている場合が多い。
特開平2−192330(公開日:1990年7月30日) 特開2002−198879(公開日:2002年7月12日)
ここで問題になるのが、受信時にデータエラーを検知し、ダイバーシティアンテナを切替る時、ブロックデータを受信している時にアンテナを切替ると、ブロックデータの途中で切替てしまい一塊になったブロックデータを寸断し、破壊する場合があることである。
この場合、正常な信号を受信できなくなり、信号が出力されなかったり、ノイズ等の異常音が発生したりし、又は、ダイバーシティアンテナ切替後のブロックデータが壊れているため、また、受信エラーと判定し、再度、もう一方のアンテナに切替ると言うシーソー状態が起こる。
このシーソー状態に陥ると、受信したブロックデータを、デジタル信号からアナログ信号に変換すると、受信したブロックデータが破壊されているため、D/A変換時に、オーディオ出力は音が常時出なかったり、ノイズ等の異音が常時発生したりの不安定状態が発生する。
このように上記従来の構成では、特に対策方法が無く、ダイバーシティアンテナ切替時に、受信デジタル信号を寸断する事により、一部破壊するため、正常な波形再生が出来ず、ノイズ等の異音が発生していた。
この異音を消すため、アンテナ切替時、D/A変換された再生アナログ信号を、ミュートする方法が有るが、これは、アンテナ切替時、必ず、アナログ出力を無くす(ミュート動作)ため、結果的に、音が途切れるという問題を生じる。
本発明は、デジタル信号が、ブロックデータとして、サイクリックに送られるため、このブロックデータ間の空き時間(この間はブロックデータが送られない)の間に、ダイバーシティアンテナ切替動作を完了してしまい、アンテナ切替後に、次のブロックデータを受信して、ブロックデータを破壊することを回避し、常時、正常な信号が受信でき、ノイズ等の異音の発生を削減することを目的としている。
本発明に係るダイバーシティ方式の受信機は、上記課題を解決するために、情報をブロックデータとして間欠的に無線通信される伝送信号を受信して、それぞれ受信信号として出力する複数のアンテナと、前記複数のアンテナからの複数の各受信信号の内一つを選択するためのアンテナ切替手段と、選択された受信信号から復調信号を復調して出力するための受信復調手段と、前記受信信号のエラー状態を検出するエラー検出手段と、前記エラー検出手段の検出結果に応じて、前記アンテナ切替手段を作動させるアンテナ切替作動手段と、前記アンテナ切替作動手段の作動を前記ブロックデータ間の隙間に作動するように制御するタイミング制御手段とを備えていてもよい
上記構成によれば、デジタル信号受信時、受信機がエラーを判定した場合、直ちに、ダイバーシティアンテナを切替るのではなく、現在の受信状態、つまりブロックデータを受信している最中か、又は、ブロックデータ受信を終了し、次のブロックデータ受信前の待ち時間中かをタイミング制御手段により判断する。
これにより、上記構成は、ブロックデータを受信してない時に、ダイバーシティ方式の各アンテナの切替をアンテナ切替作動手段によって完了することにより、アンテナ切替によるブロックデータの破壊が防止されるため、異常受信が無くなり、その結果、受信機の、受信復調手段としての例えばD/Aコンバータで変換されたアナログ出力においては、ノイズ等の異音の発生を防止できる。
上記受信機では、前記ブロックデータ毎に記憶しておく記憶手段と、前記ブロックデータの受信中に、前記アンテナ切替手段が作動(切替)中か否かを検知する作動検知手段と、前記アンテナ切替手段が作動(切替)中にブロックデータを受信したとき、一つ前のブロックデータを前記記憶手段から読み出して出力するブロックデータ補正手段とを備えていてもよい。
上記受信機においては、前記ブロックデータの受信中か否かを検知する受信ディテクト手段と、前記ブロックデータを受信中には、前記アンテナ切替手段のアンテナ切替動作を一時的に中止させる切替一時停止手段とを備えていてもよい。
本発明に係る他のダイバーシティ方式の受信機は、前記課題を解決するために、情報をブロックデータとして間欠的に無線通信される伝送信号を受信して、それぞれ受信信号として出力する複数のアンテナと、前記複数のアンテナからの複数の各受信信号の内一つを選択するためのアンテナ切替手段と、選択された受信信号から復調信号を復調して出力するための受信復調手段と、前記受信信号のエラー状態を検出するエラー検出手段と、前記エラー検出手段の検出結果に応じて、前記アンテナ切替手段を作動させるアンテナ切替作動手段と、前記ブロックデータ毎に最新のブロックデータを記憶しておく記憶手段と、前記ブロックデータの期間内でも、前記アンテナ切替手段にアンテナ切替を指示する制御信号を出力するブロックデータ補正手段とを、備え、前記情報は、オーディオデジタル信号であり、前記ブロックデータ補正手段は、前記アンテナ切替が前記ブロックデータの期間内で切り替えてしまうタイミングの場合、一つ前のブロックデータを前記記憶手段から読み出して出力するものであることを特徴としている。前記伝送信号では、1ms〜50msの送信期間の各ブロックデータと、互いに隣り合う前記各ブロックデータ間に、前記各ブロックデータの送信期間の1/10から1/4の期間の搬送波のみの無信号期間とが設定されていることが好ましい。
上記構成によれば、前述の問題点に対し、ダイバーシティ方式の各アンテナの切替時、何らかの理由で次のブロックデータ受信中に切替られた場合、ブロックデータを壊してしまうため、その前(直前)の記憶手段(メモリ)に記憶しておいたブロックデータを使用することにより、全く破壊されたデータをD/A変換するより、現在受信された(破壊されたデータ)の一つ前のブロックデータのため、原信号に近い正常に近い信号を再生できることになる。
本発明のさらに他のダイバーシティ方式の受信機は、前記課題を解決するために、情報をブロックデータとして間欠的に無線通信される伝送信号を受信して、それぞれ受信信号として出力する複数のアンテナと、前記複数のアンテナからの複数の各受信信号の内一つを選択するためのアンテナ切替手段と、選択された受信信号から復調信号を復調して出力するための受信復調手段と、前記受信信号のエラー状態を検出するエラー検出手段と、前記エラー検出手段の検出結果に応じて、前記アンテナ切替手段を作動させるアンテナ切替作動手段と、前記ブロックデータの受信中か否かを検知する受信ディテクト手段と、前記ブロックデータを受信中には、前記アンテナ切替手段のアンテナ切替動作を一時的に中止させる切替一時停止手段とを備えていてもよい
上記構成によれば、前記で記述の問題点に対し、ダイバーシティ方式の各アンテナの切替時、何らかの理由で次のブロックデータ受信するタイミングで、アンテナ切替動作が行われようとすると、ブロックデータを壊してしまわないように、上記各アンテナの切替動作を中止することにより、ノイズ等の異音の発生を削減できる。上記受信機では、前記情報は、オーディオデジタル信号であってもよい。
本発明のサウンドシステムは、前記課題を解決するために、上記記載のダイバーシティ方式の受信機と、前記選択されたアンテナからの受信信号に基づく復調信号であるデジタルオーディオ信号をアナログオーディオ信号に変換する信号変換手段と、前記信号変換手段からの変換されたアナログオーディオ信号を音に変換して出力するスピーカ出力部とを備えていることを特徴としている。
本発明の他のサウンドシステムは、前記課題を解決するために、上記記載のダイバーシティ方式の受信機と、前記選択されたアンテナからの受信信号に基づく復調信号であるデジタルオーディオ信号に基づく音を生成して出力する音声出力部とを備えていることを特徴としている。
本発明に係るダイバーシティ方式の受信機は、以上のように、情報をブロックデータとして間欠的に無線通信される伝送信号をダイバーシティ方式にて複数のアンテナの切替により良好な通信路を選択して受信する受信機において、前記ブロックデータ毎に最新のブロックデータを記憶しておく記憶手段と、前記ブロックデータの期間内でも、前記アンテナ切替手段にアンテナ切替を指示する制御信号を出力するブロックデータ補正手段とを、備え、前記情報は、オーディオデジタル信号であり、前記ブロックデータ補正手段は、前記アンテナ切替が前記ブロックデータの期間内で切り替えてしまうタイミングの場合、一つ前のブロックデータを前記記憶手段から読み出して出力する構成である。
それゆえ、上記構成は、ダイバーシティ方式の各アンテナの切替時、何らかの理由で次のブロックデータ受信中に切替られた場合、ブロックデータを壊してしまうため、その前(直前)の記憶手段(メモリ)に記憶しておいたブロックデータを使用することにより、全く破壊されたデータをD/A変換するより、現在受信された(破壊されたデータ)の一つ前のブロックデータのため、原信号に近い正常に近い信号を再生できるという効果を奏する。
本発明のダイバーシティ方式の受信機に係る実施の各形態について図1ないし図6に基づいて説明すると以下の通りである。ダイバーシティ方式とは、複数のアンテナを用いて、送信点から受信点までの電波伝搬経路を複数提供し、最も品質の良い伝送路を選択することによって受信品質の低下を軽減する方策である。本実施の形態では、受信側で複数のアンテナを備えた受信ダイバーシティ方式が採用されている。
まず、本発明に係る受信機では、情報を変調し符号化したブロックデータとして間欠的に無線通信される伝送信号を受信するようになっている。上記情報としては、時系列的に連続したデータを含むデジタル信号が好ましく、上記の互いに隣り合う各ブロックデータの間では相関性(つまり相似性)が大きいものとなるものが好ましく、例えばオーディオデジタル信号が挙げられる。
上記無線の伝送信号の規格としては、下記の表1に示す無線LAN(Local Area Network)の各規格が挙げられ、必要に応じて各規格の中から選択されればよい。
Figure 0004335095
表1では、ISMは、産業化学医療用を示し、GMSKは、Gaussian Minimum Shift Keyingを示し、FMは、周波数変調を示し、FSKは、Frequency Shift Keyingを示し、PLLは位相同期回路を示し、QPSKは、4相位相変調を示し、QAMは、直交振幅変調を示す。
まず、上記無線の伝送信号を発信するワイヤレス送信機について、図2および図3に基づき説明する。図2に示すように、ワイヤレス送信機では、デジタルワイヤレス方式でデータを搬送波帯域伝送するために、基本的に、A/Dコンバータ11、変調部12、周波数制御部13、送信部14および送信アンテナ15が設けられている。
A/Dコンバータ11は、外部から入力されるオーディオ信号やビデオ信号などのアナログ信号のデータを上記デジタル化してデジタル信号のシリアルなデータとして出力するように設けられている。
変調部12は、上記デジタル信号のデータを、無線伝送に好適なように、ブロックデータ化(ブロック符号化)して変調するものである。周波数制御部13では、搬送波帯域の高周波を生成するようになっている。なお、スペクトル拡散の変調方式を用いる場合、周波数ホッピングのための周波数制御も、周波数制御部13にて実行される。送信部14は、変調部12からの変調されたブロックデータを、周波数制御部13からの搬送波に重畳して伝送信号を生成するためのものである。そのような伝送信号は、送信アンテナ15から外部の空間に放射されて、前記データがシリアルに無線伝送される。
前記ブロックデータ化では、データ信号以外に、訂正機能を付与するための、誤り訂正符号(例えば、巡回符号、BCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem)符号、またはリード・ソロモン符号)が付与されている。図3に示すように、上記各ブロックデータ17では、1ms〜50msの送信期間にてそれぞれブロックデータ毎に送信され、互いに隣り合うブロックデータ間の隙間期間には、上記ブロックデータの送信期間の1/10から1/4の期間の搬送波のみの無信号期間が設定されている。
第一参考例
本発明のダイバーシティ方式の受信機に係る第一参考例について図1に基づき以下に説明する。図1に示すように、上記受信機21においては、複数の各受信アンテナ22をそれぞれ有する受信ダイバーシティ方式となっている。受信機21は、まず、各受信アンテナ22において、前記伝送信号がそれぞれ受信されて各受信信号を出力しており、アンテナ(ANT)切替部(アンテナ切替手段)23より上記各受信信号の一方が後述する手段により切替・選択されて、受信部(受信復調手段)25に入力される。
受信された受信信号は、受信部25において、周波数制御部24からの搬送波に対応する高周波信号を用いて検波されて各ブロックデータとなり、各ブロックデータは、復調部(受信復調手段)26に入力されて、伝送時に付与された誤り訂正信号などの付与信号が除去され復調されて、シリアルのデジタル信号(ブロックデータ群)になる。
上記デジタル信号は、D/Aコンバータ(信号変換手段)28に入力され、発振部27からのクロック信号に基づきD/Aコンバータ28においてアナログ信号に変換され、送信機に入力された外部信号と同じアナログ信号が出力される(ここまではワイヤレス送受信の基本動作)。
第一参考例では、さらに、受信機21は復調部26で、送られてきたブロックデータが正規の信号か、または正規の信号でないか(データ異常)を確認し、もし異常が有れば、エラー信号を、エラー確認部(エラー検出手段)30へ送る。上記データ異常の確認は、例えば受信信号レベルが、予め設定された設定レベル値以下の場合や、ブロックデータに含まれる誤り訂正信号によるエラーレートが設定エラー値以上となった場合などが挙げられる。
また、本第一参考例においては、復調部26から出力されるブロックデータは、ブロックデータタイミング判定/制御部(タイミング制御手段)29aにも入力される。ブロックデータタイミング判定/制御部29aは、例えば図4に示すように、各ブロックデータ17A、17B、17Cの何れかを、現在受信中か、または各ブロックデータ17A、17B、17C間の各隙間時間Sp1、Sp2の何れかの期間内に有るのかを、例えば上記ブロックデータのデータ構造に基づき判定し、その判定結果をAND/判定回路(アンテナ切替作動手段)29bに入力する。
AND/判定回路29bは、単にAND機能だけでなく、エラー確認部30より入力されたエラー信号と、ブロックデータタイミング判定/制御部29aから入力された判定結果とに基づき、各受信アンテナ22の何れを選択するように切替るのか否か判定し、各ブロックデータ17A、17B、17C間の各隙間時間Sp1、Sp2の期間内でアンテナ切替処理をするようになっている。
AND/判定回路29bで判定された、ダイバーシティアンテナ切替信号は、ANT切替部23に入力され、現在、各アンテナ22の一方が受信部25に接続されている状態から、他方のアンテナ22に、切替るだけのコントロール信号である。このようにブロックデータ間の各隙間時間Sp1、Sp2の期間内でのアンテナ切替により、ブロックデータが破壊されることを防止できる。
(実施の第形態)
本発明に係るダイバーシティ方式の受信機の実施の第形態について図5に基づき説明する。図5に示すように、受信機21aには、さらに、復調部26からのブロックデータを、ブロックデータ毎に記憶するメモリ(記憶手段)31と、ブロックデータタイミング判定/制御部29aに代えてブロックデータタイミング判定/制御部(作動検知手段、ブロックデータ補正手段)29cとが設けられている。ブロックデータタイミング判定/制御部29cは、アンテナ切替がブロックデータの期間内でも切替を指示する制御信号をAND/判定回路29bに出力するようになっている。
上記メモリ31は、常時、前回の最新ブロックデータを記憶しており、ブロックデータタイミング判定/制御部29cにてアンテナ切替がブロックデータの期間内で切替てしまうタイミングの場合、またはブロックデータの期間内で切替てしまった場合、ブロックデータタイミング判定/制御部29cからの制御信号に基づき、メモリ31に随時記憶(保存)されている以前の(直前)の最新ブロックデータを、現在受信中のブロックデータに代えて、D/Aコンバータ28に入力することで、本実施の形態では、現在受信中の壊れたブロックデータの使用を回避できる。
本実施の形態においては、現在、受信中の、アンテナ切替によって破壊されたブロックデータに代えて、一つ前のブロックデータを用いるため、原信号に近い信号を再生することになり、ノイズ等の異常音の発生が削減される。
第二参考例
本発明に係るダイバーシティ方式の受信機の第二参考例について図6に基づき説明する。図6に示すように、受信機21bでは、実施の第形態に記載のAND/判定回路29bに代えて、ブロックデータタイミング判定/制御部(受信ディテクト手段)29cにてブロックデータの受信中に受信アンテナ22を切替てしまうタイミングの場合、アンテナ切替信号を出力しないようになっているAND/判定回路(切替一時停止手段)29dが設けられている。
それにより、本第二参考例では、アンテナ切替時のブロックデータの壊れを防止できて、再生された音声においてノイズ等の異常音の発生が削減される。
(実施の第形態)
以下に、上記実施の第一の形態、上記第一参考例および上記第二参考例の何れかの受信機を用いた、本発明に係るワイヤレス(無線)でのサウンドシステムについて説明する。上記サウンドシステムでは、スピーカが1つの1チャンネル、スピーカが2つの2チャンネル、スピーカが4つの4チャンネル、スピーカが5つの5チャンネル、またはスピーカが6つの5.1チャンネルが採用される。スピーカが4以上では、リアスピーカを備えたサラウンド再生となる。
上記サウンドシステムにおいては、オーディオデジタル信号生成手段と、前述の送信機(デジタルオーディオ信号送信手段)1と、上記の何れかの受信機21、21a、21bと、上記受信機21、21a、21bからのオーディオアナログ信号を電力増幅するオーディオアンプ(図示せず)と、増幅されたオーディオアナログ信号を音声に変換して出力するスピーカ(図示せず)とが設けられている。
オーディオデジタル信号生成手段としては、音楽や音声を示すオーディオデジタル信号を含む、CDやDVDやハードディスクといったデジタル信号を記録した記録媒体から上記オーディオデジタル信号を再生する再生装置や、インターネットなどからの通信により伝送される上記オーディオデジタル信号が配信される情報端末が挙げられる。
ところで、デジタルワイヤレス通信にて、音声信号を飛ばし受信するサウンドシステムが普及してきたが、受信機に繋ぐパワーアンプの高出力化、ワイヤレスシステムの高S/N化により、上記サウンドシステムでは、ダイバーシティ方式の各アンテナの切替時におけるノイズ等の異音の発生が目立つようになってきた。つまり、受信機にて、受信信号のエラーを検出時、直ちに、ダイバーシティ方式の各アンテナを切替ていたため、アンテナ切替によりブロックデータを寸断することがあり、ブロックデータを壊し、ノイズ発生に繋がっていた。
本発明に係るサウンドシステムでは、本発明の受信機を採用することで、ブロックデータを壊す可能性を減らし、その結果、ノイズ等の異常音発生を抑えることができる。
すなわち、このようなサウンドシステムでは、本発明に係る受信機を用いたことにより、ブロックデータの間にて各受信アンテナ22の切替を実行できるので、受信したブロックデータを確実に受信できて、そのようなブロックデータに基づき復元されたオーディオアナログ信号の信号品質を向上できて、良好な再生音声品質を得ることができる。
また、上記サウンドシステムにおいては、たとえ、ブロックデータの受信中に各受信アンテナ22の切替を実行した場合でも、上記ブロックデータを、前のブロックデータに振り替えることで、復元されたオーディオアナログ信号の信号品質の劣化を抑制できて、良好な再生音声を得ることが可能となる。
さらに、上記サウンドシステムでは、ブロックデータの受信中に各受信アンテナ22の切替を実行しようとした場合でも、上記切替を今のブロックデータの受信が完了するまで一時停止できて、受信中のブロックデータの破壊を防止するので、復元されたオーディオアナログ信号の信号品質の劣化を抑制できて、良好な再生音声を得ることが可能となる。
なお、上記実施の各形態では、情報として、オーディオアナログ信号を用いた例を挙げたが、本発明は、時系列的に連続性を有し、互いに隣り合うブロックデータのデータ内容に相関性が高い、データ、例えばビデオデータについても適用可能である。よって、本発明は、DVDを用いた家庭内ムービーの、リアスピーカを用いたサラウンドシステムなどのサウンドシステムといったワイヤレスオーディオ・ビジュアルの用途に好適に利用できる。
本発明のダイバーシティ方式の受信機およびそれを用いたサウンドシステムは、無線にて、再生音声を伝送し復調して良好に復元することが可能となるので、家庭内ムービーのサラウンドシステムなどにおけるワイヤレスオーディオ・ビジュアルの用途に好適に利用できる。
本発明の第一参考例に係る受信機の回路ブロック図である。 本発明のサウンドシステムに用いる送信機の一例を示す回路ブロック図である。 上記送信機から送信されるブロックデータの波形図である。 上記受信機にて受信されるブロックデータの波形図である。 本発明の実施の第形態に係る受信機の回路ブロック図である。 本発明の第二参考例に係る受信機の回路ブロック図である。
符号の説明
22 受信アンテナ(アンテナ)
23 アンテナ切替部(アンテナ切替手段)
25 受信部(受信復調手段)
26 復調部(受信復調手段)
29a ブロックデータタイミング判定/制御部(タイミング制御手段)
29b AND/判定回路(アンテナ切替作動手段)
30 エラー確認部(エラー検出手段)

Claims (4)

  1. 情報をブロックデータとして間欠的に無線通信される伝送信号を受信して、それぞれ受信信号として出力する複数のアンテナと、
    前記複数のアンテナからの複数の各受信信号の内一つを選択するためのアンテナ切替手段と、
    選択された受信信号から復調信号を復調して出力するための受信復調手段と、
    前記受信信号のエラー状態を検出するエラー検出手段と、
    前記エラー検出手段の検出結果に応じて、前記アンテナ切替手段を作動させるアンテナ切替作動手段と、
    前記ブロックデータ毎に最新のブロックデータを記憶しておく記憶手段と、
    前記ブロックデータの期間内でも、前記アンテナ切替手段にアンテナ切替を指示する制御信号を出力するブロックデータ補正手段とを、備え、
    前記情報は、オーディオデジタル信号であり、
    前記ブロックデータ補正手段は、前記アンテナ切替が前記ブロックデータの期間内で切り替えてしまうタイミングの場合、一つ前のブロックデータを前記記憶手段から読み出して出力するものであることを特徴とするダイバーシティ方式の受信機。
  2. 前記伝送信号では、1ms〜50msの送信期間の各ブロックデータと、互いに隣り合う前記各ブロックデータ間に、前記各ブロックデータの送信期間の1/10から1/4の期間の搬送波のみの無信号期間とが設定されていることを特徴とする請求項1に記載のダイバーシティ方式の受信機。
  3. 請求項1または2に記載のダイバーシティ方式の受信機と、
    前記選択されたアンテナからの受信信号に基づく復調信号であるデジタルオーディオ信号をアナログオーディオ信号に変換する信号変換手段と、
    前記信号変換手段からの変換されたアナログオーディオ信号を音に変換して出力するスピーカ出力部と、を備えていることを特徴とするサウンドシステム。
  4. 請求項1または2に記載のダイバーシティ方式の受信機と、
    前記選択されたアンテナからの受信信号に基づく復調信号であるデジタルオーディオ信号に基づく音を生成して出力する音声出力部と、を備えていることを特徴とするサウンドシステム。
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