JP5355503B2 - 利得制御方法及び装置 - Google Patents
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Description
RF部10で受信された信号は、可変利得増幅部12でRF部10からの出力信号レベルが一定となるように利得制御が実行される。RF部10からAD変換部16に出力する前段では、信号レベル判定部14で信号レベルが判定され、その判定結果に基づいて、可変利得増幅部12の制御値が変更される。AD変換部16でディジタル信号に変換された受信信号は、復調処理部18で復調される。
なお、可変利得増幅部への入力信号あるいは可変利得増幅部からの出力信号は、フィルタ等で帯域制限してから、その信号レベルを時間領域で測定している。
また、この重畳された信号群には、希望しない信号も重畳されている場合があり、この希望しない受信信号の信号レベルが、可変利得増幅部の利得制御に影響するということも発生する。
さらに、本発明によれば、複数の無線システムの信号を一括して受信する場合、無線装置には高ダイナミックレンジが要求されるが、利得制御する際に、周波数帯域毎に分割し、受信信号のレベル調整制御もするため、RF部におけるダイナミックレンジの負担を軽減することができる。
さらに、本発明によれば、利得制御する際に信号の歪みを予測し信号処理により不要波の除去をすることで、受信特性を改善することができる。
以下、図面を参照して、本発明の第1実施形態について説明する。図1は、本発明の第1実施形態による利得制御装置を含む無線装置の構成を示す概略ブロック図である。
AD変換部104は、可変利得増幅部102から入力された受信信号をアナログデータからディジタルデータに変換し、復調処理部110に出力する。
復調処理部110は、AD変換部104から入力された受信信号であって、ディジタルデータに変換された受信信号を復調する。
また、利得制御部108は、無線システムデータベース112に登録されている、基準信号と比較するための条件と、選択した基準信号の信号レベルとを比較し、比較した結果から決定した利得制御の設定値を可変利得増幅部102に出力する。そして、可変利得増幅部102は、設定された利得制御に基づいて、受信信号を増幅する。
本実施形態では、基準信号と比較するための条件として、利得増加閾値及び利得減少閾値を用いる。
まず、周波数解析部106は、広い周波数の範囲で複数の信号を重畳した信号群(無線では、受信した受信電波などが相当。以降、受信した受信電波と称するが、実施の形態にて対応可能な信号群は、受信電波に限らない。)を周波数解析する。
この時、周波数解析部106は、周波数解析方法として、高速フーリエ変換、短時間フーリエ変換、離散フーリエ変換、ウエーブレット変換、ウィグナー分布解析、或いはその組み合わせを利用する。
図2(A)は、受信電波を示している。図2(B)は、受信電波を周波数解析した結果、受信電波に5つ(信号S1から信号S5)の信号が含まれている例を示している。
図2(B)に示す利得減少閾値は、可変利得増幅部102での利得を減少させる判定に用いる閾値であり、利得増加閾値は、可変利得増幅部102での利得を増加させる判定に用いる閾値である。
利得制御部108は、利得の増減を判定する場合には、検出期間内の基準信号の信号レベルの平均値と、利得減少閾値及び利得増加閾値とを比較し、比較した結果から利得の増減を実行するかしないかについて判定する。
また、利得制御部108は、利得制御量を、現在設定されている利得制御値、受信電波の信号レベル(振幅値)、基準信号レベル(振幅値)、或いはその組み合わせに基づいて決定する。
図2(C)は、増加制御した後の各信号の信号レベルの一例である。
まず、周波数解析部106は、可変利得増幅部102から入力された受信電波を周波数解析する(ステップS102)。
また、ステップS106で、利得制御部108は、基準信号の平均値と利得増加閾値とを比較して判定する代わりに、基準信号が検出期間内に利得減少閾値以上となる回数が予め設定した利得減少と判定する回数以上であるか否かと判定してもよい。
利得の増減の判定は、検出期間内の基準信号の信号レベルの平均値と、利得減少閾値及び利得増加閾値とを比較し、比較した結果から利得の増減を実行するかしないかについて判定する。
また、利得制御量は、現在設定されている利得制御値、受信電波の信号レベル(振幅値)、基準信号レベル(振幅値)、或いはその組み合わせに基づいて決定する。
図4(C)は、制御後の各信号の信号レベルの例で、制御値に変更が無いため、各信号の信号レベルは図4(B)と同等である。
まず、周波数解析部106は、可変利得増幅部102から入力された受信電波を周波数解析する(ステップS202)。
利得の増減の判定は、検出期間内の基準信号の信号レベルの平均値と、利得減少閾値及び利得増加閾値とを比較し、比較した結果から利得の増減を実行するかしないかについて判定する。
また、利得制御量は、現在設定されている利得制御値、受信電波の信号レベル(振幅値)、基準信号レベル(振幅値)、或いはその組み合わせに基づいて決定する。
図6(C)は、制御後の各信号の信号レベルの一例で、図6(B)に対して、各信号の信号レベルは大きくなっている。
まず、周波数解析部106は、可変利得増幅部102から入力された受信電波を周波数解析する(ステップS302)。
図8(A)は、受信電波を示している。図8(B)は、受信電波を周波数解析した結果、受信電波に5つ(信号S1から信号S5)の信号が含まれている例を示している。
ここでは、利得制御部108は、利得制御を判定する際の基準信号として、5つの信号(信号S1から信号S5)全てを選択している。したがって、5つの信号全ての信号レベルを一定期間検出し、検出結果に基づいて信号毎に利得の増減を判定する。
そして、信号毎に判定した結果の多数決をして、判定結果の多い方の制御に基づき、利得の増減を実行するかしないかについて判定する。
また、利得制御量は、多数決で選択された複数の信号の信号レベル(振幅値)若しくはその複数の信号の中から更に選択した信号の信号レベル(振幅値)、現在設定されている利得制御値、受信電波の信号レベル(振幅値)、或いはその組み合わせに基づいて決定する。
図8(C)は、制御後の各信号の信号レベルの例で、制御値に変更が無いため、各信号の信号レベルは図8(B)と同等である。
まず、周波数解析部106は、可変利得増幅部102から入力された受信電波を周波数解析する(ステップS402)。
次に、利得制御部108は、周波数解析部106から入力された信号毎に、各信号の振幅値或いは信号レベルの平均値をある一定期間検出し、各信号を基準信号として選択する。利得制御部108は、各基準信号の振幅値或いは信号レベルの平均値と利得増加閾値とを比較し、利得増加閾値以下となるかどうか判定し、判定結果を信号毎に保持する。判定方法として、平均値ではなく、利得増加閾値以下となる回数に基づく方法もある(ステップS404)。
次に、利得制御部108は、ステップS408で選択された判定結果に基づき、可変利得増幅部102の利得制御値の変更が必要か否かを判定する(ステップS410)。
図10(A)は、受信電波を示している。図10(B)は、受信電波を周波数解析した結果、受信電波に5つ(信号S1から信号S5)の信号が含まれている例を示している。
また、本制御方法では、予め受信している無線システムに応じて信号の優先度が設定されており、図10(B)に示すように、優先度1の信号は信号S5、優先度2の信号は信号S4、以下順に、信号S1、信号S2、信号S3が優先度の高い順となっている例である。
また、利得制御量は、現在設定されている利得制御値、受信電波の信号レベル(振幅値)、基準信号レベル(振幅値)、或いはその組み合わせに基づいて決定する。
図10(C)は、制御後の各信号の信号レベルの一例で、図10(B)に対して、各信号の信号レベルは大きくなっている。
まず、周波数解析部106は、可変利得増幅部102から入力された受信電波を周波数解析する(ステップS502)。
次に、利得制御部108は、選択された基準信号の振幅値を、ある一定期間検出し基準信号の平均値を算出する。
そして、利得制御部108は、基準信号の平均値と利得増加閾値とを比較し、利得増加閾値以下であればステップS508へ処理を進める。
また、利得制御部108は、基準信号の平均値と利得増加閾値とを比較し、利得増加閾値以上であればステップS506へ処理を進める(ステップS504)。
以下、図面を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。図12は、本発明の第2実施形態による利得制御装置を含む無線装置の構成を示す概略ブロック図である。
周波数変換部214は、可変アッテネータ216、可変利得増幅部217(第2の可変利得制御部)、或いはその両方を含み、また、その他に、低雑音増幅器、フィルタ、ミキサ等を備えている。
可変利得増幅部202は、周波数変換部214において周波数変換及びレベル調整された受信信号を入力し、利得制御する。
可変利得増幅部202は、利得制御し一定の大きさにレベル調整した受信信号を、AD変換部204と周波数解析部206とに出力する。
また、利得制御部208は、無線システムデータベース212に登録されている、基準信号の信号レベルを調整するための基準レベルに基づき、周波数帯域毎に選択された基準信号と基準レベルとを比較する。
更に、利得制御部208は、基準信号と基準レベルとを比較した結果から、周波数帯域毎に選択された複数の基準信号の信号レベルが基準レベルと等しくなるように、可変アッテネータ216、可変利得増幅部217、或いはその両方への設定値と、可変利得増幅部202への利得制御の設定値とを出力する。
本第2実施形態は、アンテナから入力された受信電波を、複数の周波数帯域に分割して、各々の周波数帯域毎に含まれる信号レベルをある一定の信号レベルになるように、利得制御部208は、複数の周波数変換部214に含まれる可変アッテネータ216、可変利得増幅部217、或いはその両方の設定値と可変利得増幅部202の利得制御値とを制御する。
図13(A)、図13(B)の縦軸と横軸は、図2(A)、図2(B)の縦軸と横軸と同様である。
図13(A)は、受信電波を示している。図13(B)は、受信電波を周波数解析した結果、受信電波に5つ(信号S1から信号S5)の信号が含まれている例を示している。
ここでは、図13(B)に示すように、信号S1と信号S2は周波数変換部1に、信号S3と信号S4は周波数変換部2に、信号S5は周波数変換部3に、それぞれ割り当てられている。
したがって、利得制御部208は、基準信号である信号S1、信号S3、及び信号S5の信号レベルを一定期間検出し、その検出期間内の基準信号の信号レベルの平均値と、予め設定されている基準レベルとを比較し、比較した結果から信号レベルが基準レベルの値と等しくなるように、周波数変換部214に含む可変アッテネータ216、可変利得増幅部217、或いはその両方の設定値及び可変利得増幅部202の利得制御値とを制御する。
その後、利得制御部208は、一定レベルとなった信号に対して第1実施形態に記載と同様の利得制御を実行する。
まず、周波数解析部206は、可変利得増幅部202から入力された受信電波を周波数解析する(ステップS602)。
利得制御部208は、算出した可変アッテネータ216、可変利得増幅部217、或いはその両方の設定値、及び可変利得増幅部202の利得制御値を、各々、可変アッテネータ216、可変利得増幅部217、或いはその両方、及び可変利得増幅部202に通知または設定する(ステップS604)。
以下、図面を参照して、本発明の第3実施形態について説明する。図15は、本発明の第3実施形態による利得制御装置を含む無線装置の構成を示す概略ブロック図である。
ただし、図1に示す第1実施形態において、受信信号はAD変換部104から復調処理部110へ入力されているが、この図15では、受信信号は、AD変換部304、周波数解析部306、及び利得制御部308を順に通ってから復調処理部310へ入力される構成である。
対応する構成の中で同様の構成については、その説明を省略する。
AD変換部304は、可変利得増幅部302から入力された受信信号をアナログデータからディジタルデータに変換し、周波数解析部306に出力する。
また、利得制御部308は、無線システムデータベース312に登録されている、基準信号と比較するための条件と、選択した基準信号の信号レベルとを比較し、比較した結果から決定した利得制御の設定値を可変利得増幅部302に出力する。
ここで、利得制御部308は、基準信号と比較するための条件として、利得増加閾値及び利得減少閾値を用いることで、第1実施形態に記載と同様の利得制御を実行する。
利得制御部308は、無線システムデータベース312に登録されている選択条件であって、無線システムの優先度に応じて設定されている基準信号の選択条件に基づき、周波数解析部306から入力された測定結果である周波数毎の信号の信号レベルを検出し、検出した結果に基づき選択条件に該当する信号を基準信号として選択する。
ここでの基準信号の選択条件は、周波数解析部306から入力された測定結果である周波数毎の信号の全ての信号、優先度が高い複数の信号、或いは任意の複数の信号である。
ここで、利得制御部308は、基準信号と比較する条件として、信号に歪が発生する大きい信号レベルか否かを判定するための歪み発生閾値を用いる。
更に、利得制御部308は、周波数解析部306から入力された受信信号のディジタルデータに対して、生成した高調波及び低調波を除去してから、復調処理部310に出力する。
復調処理部310は、利得制御部308から入力された受信信号のディジタルデータを復調する。
例えば、第1実施形態による利得制御を実行した際に、高い信号レベルを持つ受信信号が可変利得増幅部302に入力された場合は、受信信号に歪みが発生し、高調波などの不要波が発生することがある。この場合、第3実施形態による利得制御部308は、設定された歪み発生閾値と受信信号の信号レベルとを比較し、信号レベルが歪み発生閾値以上の場合は、当該信号レベルの受信信号は歪みが発生していると判定する。
図16(A)は、受信電波を、周波数解析部301で周波数解析した結果、受信電波に4つの信号(信号S1から信号S4)が含まれており、信号S1及び信号S2が歪み発生閾値以上であると判定されている例を示している。
そして、利得制御部308は、生成した高調波・低調波を受信信号から除去する。
図16(B)は、図16(A)で歪み発生閾値以上であると判定された信号S1及び信号S2が位相補正され、その位相補正された信号S1及び信号S2に基づいて受信信号から不要波を除去している例を示している。
まず、利得制御部308は、受信信号を周波数解析部306において周波数解析された結果に基づいて、受信信号の信号毎の信号レベルと歪み発生閾値とを比較する(ステップS702)。次に、利得制御部308は、受信信号の信号毎の信号レベルが、歪み発生閾値以上であると判定した場合はステップS706へ処理を進め、歪み発生閾値未満であると判定した場合は処理を終了する(ステップS704)。
更に、利得制御部308は、位相補正した信号の周波数情報と信号レベル情報に基づいて、高調波や低調波の不要波を生成し、受信信号から除去する(ステップS708)。
対象信号の信号レベルは高調波や低調波の大きさ、及び利得制御の制御値から推測する。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
Claims (6)
- 周波数が異なる複数の信号が重畳されている信号群を、一括増幅する際の利得を制御する利得制御装置において用いられる利得制御方法であって、
前記信号群を一括増幅する可変利得増幅手順と、
前記可変利得増幅手順からの信号出力に対して、周波数解析を実行し前記複数の信号毎の信号レベルを測定する周波数解析手順と、
予め設定されている選択方法に基づいて、前記複数の信号の中から1つ以上の前記信号を基準信号として選択し、当該選択した前記基準信号の信号レベルに基づいて、前記可変利得増幅手順の利得を制御する利得制御手順とを備え、
前記利得制御手順において、前記可変利得増幅手順の利得を制御する際に、前記複数の信号の中から選択された前記基準信号の前記信号レベルと、予め設定されている利得制御の増加制御或いは減少制御を判定するための利得増加閾値及び利得減少閾値とを比較し、当該比較した結果から前記複数の信号毎に利得の増加制御或いは減少制御を判定し、当該判定した結果の中で一番多い制御を選択することを特徴とする利得制御方法。 - 周波数が異なる複数の信号が重畳されている信号群を、一括増幅する際の利得を制御する利得制御装置において用いられる利得制御方法であって、
前記信号群を一括増幅する可変利得増幅手順と、
前記可変利得増幅手順からの信号出力に対して、周波数解析を実行し前記複数の信号毎の信号レベルを測定する周波数解析手順と、
予め設定されている選択方法に基づいて、前記複数の信号の中から1つ以上の前記信号を基準信号として選択し、当該選択した前記基準信号の信号レベルに基づいて、前記可変利得増幅手順の利得を制御する利得制御手順とを備え、
前記利得制御手順において、前記複数の信号の中から1つ以上の前記信号を前記基準信号として選択する場合に、前記重畳されている信号群の信号毎に予め設定された優先度に基づき、前記複数の信号の中から優先度の高い信号を前記基準信号として選択することを特徴とする利得制御方法。 - 周波数が異なる複数の信号が重畳されている信号群を、一括増幅する際の利得を制御する利得制御装置において用いられる利得制御方法であって、
前記信号群を一括増幅する可変利得増幅手順と、
前記可変利得増幅手順からの信号出力に対して、周波数解析を実行し前記複数の信号毎の信号レベルを測定する周波数解析手順と、
予め設定されている選択方法に基づいて、前記複数の信号の中から1つ以上の前記信号を基準信号として選択し、当該選択した前記基準信号の信号レベルに基づいて、前記可変利得増幅手順の利得を制御する利得制御手順と、
前記可変利得増幅手順の信号入力の前段に、前記重畳されている信号群を周波数帯域毎に周波数変換を実行する複数の周波数変換手順と、を備え、
前記周波数変換手順は少なくとも可変アッテネータ手順或いは第2の可変利得増幅手順をそれぞれ含み、
前記可変アッテネータ手順において、前記周波数変換手順に割り当てられた周波数帯域毎の受信信号の信号レベルを調整し、
前記第2の可変利得増幅手順において、前記周波数変換手順に割り当てられた周波数帯域毎の受信信号の信号レベルを一括増幅し、
前記利得制御手順において、前記周波数変換手順の信号出力の前記周波数帯域毎に選択された前記基準信号と、予め定められた基準レベルとを比較し、前記基準信号が前記基準レベルと等しくなるように、前記可変アッテネータ手順或いは前記第2の可変利得増幅手順の制御値と、前記可変利得増幅手順の制御値とを算出し、当該算出した制御値に基づいて、前記可変アッテネータ手順或いは前記第2の可変利得増幅手順と、前記可変利得増幅手順とを制御することを特徴とする利得制御方法。 - 周波数が異なる複数の信号が重畳されている信号群を、一括増幅する際の利得を制御する利得制御装置において用いられる利得制御方法であって、
前記信号群を一括増幅する可変利得増幅手順と、
前記可変利得増幅手順からの信号出力に対して、周波数解析を実行し前記複数の信号毎の信号レベルを測定する周波数解析手順と、
予め設定されている選択方法に基づいて、前記複数の信号の中から1つ以上の前記信号を基準信号として選択し、当該選択した前記基準信号の信号レベルに基づいて、前記可変利得増幅手順の利得を制御する利得制御手順と、
前記可変利得増幅手順の前記信号出力をアナログ信号からディジタル信号に変換するAD変換手順と、を備え、
前記周波数解析手順は、前記AD変換手順からの信号出力に対して周波数解析し、前記複数の信号毎に前記信号レベルを測定し、
前記利得制御手順は、前記複数の信号毎の前記信号レベルと予め設定された歪み発生閾値とを比較し、前記歪み発生閾値以上の前記信号レベルの信号を検出した場合、当該信号の周波数情報から不要波を生成し、或いは前記可変利得増幅手順の周波数特性に基づき前記当該信号の位相を補正した信号に基づいて前記不要波を生成し、前記信号出力から前記不要波を除去することを特徴とする利得制御方法。 - 周波数が異なる複数の信号が重畳されている信号群を、一括増幅する際の利得を制御する利得制御装置であって、
前記信号群を一括増幅する可変利得増幅部と、
前記可変利得増幅部からの信号出力に対して、周波数解析を実行し前記複数の信号毎の信号レベルを測定する周波数解析部と、
予め設定されている選択方法に基づいて、前記複数の信号の中から1つ以上の前記信号を基準信号として選択し、当該選択した前記基準信号の信号レベルに基づいて、前記可変利得増幅部の利得を制御する利得制御部と、
前記可変利得増幅部の信号入力の前段に、前記重畳されている信号群を周波数帯域毎に周波数変換を実行する複数の周波数変換部と、を備え、
前記周波数変換部は少なくとも可変アッテネータ部或いは第2の可変利得増幅部をそれぞれ含み、
前記可変アッテネータ部は、前記周波数変換部に割り当てられた周波数帯域毎の受信信号の信号レベルを調整し、
前記第2の可変利得増幅部は、前記周波数変換部に割り当てられた周波数帯域毎の受信信号の信号レベルを一括増幅し、
前記利得制御部は、前記周波数変換部の信号出力の前記周波数帯域毎に選択された前記基準信号と、予め定められた基準レベルとを比較し、前記基準信号が前記基準レベルと等しくなるように、前記可変アッテネータ部或いは前記第2の可変利得増幅部の制御値と、前記可変利得増幅部の制御値とを算出し、当該算出した制御値に基づいて、前記可変アッテネータ部或いは前記第2の可変利得増幅部と、前記可変利得増幅部とを制御することを特徴とする利得制御装置。 - 周波数が異なる複数の信号が重畳されている信号群を、一括増幅する際の利得を制御する利得制御装置であって、
前記信号群を一括増幅する可変利得増幅部と、
前記可変利得増幅部からの信号出力に対して、周波数解析を実行し前記複数の信号毎の信号レベルを測定する周波数解析部と、
予め設定されている選択方法に基づいて、前記複数の信号の中から1つ以上の前記信号を基準信号として選択し、当該選択した前記基準信号の信号レベルに基づいて、前記可変利得増幅部の利得を制御する利得制御部と、
前記可変利得増幅部の前記信号出力をアナログ信号からディジタル信号に変換するAD変換部と、を備え、
前記周波数解析部は、前記AD変換部からの信号出力に対して周波数解析し、前記複数の信号毎に前記信号レベルを測定し、
前記利得制御部は、前記複数の信号毎の前記信号レベルと予め設定された歪み発生閾値とを比較し、前記歪み発生閾値以上の前記信号レベルの信号を検出した場合、当該信号の周波数情報から不要波を生成し、或いは前記可変利得増幅部の周波数特性に基づき前記当該信号の位相を補正した信号に基づいて前記不要波を生成し、前記信号出力から前記不要波を除去することを特徴とする利得制御装置。
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