JPH11225180A - ディジタル信号受信装置 - Google Patents

ディジタル信号受信装置

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JPH11225180A
JPH11225180A JP10026947A JP2694798A JPH11225180A JP H11225180 A JPH11225180 A JP H11225180A JP 10026947 A JP10026947 A JP 10026947A JP 2694798 A JP2694798 A JP 2694798A JP H11225180 A JPH11225180 A JP H11225180A
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JP
Japan
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frequency
output
frequency error
signal
digital signal
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JP10026947A
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English (en)
Inventor
Hiroaki Ozeki
浩明 尾関
Yuichi Watanabe
裕一 渡辺
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディジタル伝送機器に使用するディジタル信
号受信装置において、ビット誤り率の良化を図る。 【解決手段】 たとえ、入力端子1に入力される受信周
波数の誤差が生じたとしても、複素乗算器9の出力から
周波数誤差検出回路12が周波数誤差を検出し、その結
果に基づき基準発振器16の周波数を制御することによ
り局部発振器14の周波数を制御し、入力端子1に入力
される受信信号の周波数誤差を吸収する。これによりビ
ット誤り率特性の優れたディジタル信号受信装置が提供
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル伝送機
器に使用されるディジタル信号受信装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】以下、従来のディジタル信号受信装置に
ついて説明する。従来のディジタル信号受信装置の例と
して、衛星を通じて伝送されてきたQPSK変調信号を
受信するディジタル信号受信装置がある。図6にこのデ
ィジタル信号受信装置のブロック図を示す。以下、図面
を参照しながら説明する。
【0003】図6において、パラボラアンテナで12G
Hz帯から1GHz帯に周波数変換された受信信号は、
入力端子1に入力され、直交検波器2で局部発振器14
の信号を用いて直交検波され直交する信号(以下、IQ
信号という)に変換される。局部発振器14の周波数は
フェーズロックループ回路(以下、PLL回路という)
15で基準発振器16の発振周波数を基に作られる。直
交検波器2の出力はローパスフィルタ3及びローパスフ
ィルタ4で帯域制限されて、アナログ・ディジタル変換
器(以下、ADコンバータという)5、ADコンバータ
6でクロック再生回路20の信号を基にディジタル信号
に変換され、複素乗算器23で周波数誤差検出回路12
の出力信号を用いて周波数残留誤差が吸収され、ロール
オフフィルタ7、ロールオフフィルタ8で符号間干渉を
起こさないよう周波数帯域制限が行われる。次に複素乗
算器9でキャリア再生回路11の出力を基にキャリア再
生された後、データ検出回路10でデータの検出が行わ
れ、出力端子21よりクロック、出力端子22よりデー
タとして出力される。
【0004】なおここでADコンバータ5、ADコンバ
ータ6、複素乗算器23、ロールオフフィルタ7、ロー
ルオフフィルタ8、複素乗算器9、データ検出回路1
0、クロック再生回路20、キャリア再生回路11、周
波数誤差検出回路12は一般にLSIで構成され、図6
中では符号24で表す。
【0005】なお、これに類する技術として、例えばテ
レビジョン学会技術報告、ITEJTechnical Report
Vol.16,No52.pp19〜24.CE’92−4
8、BSC′92−31,BFO′92−24(Aug.
1992)がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の構成では、衛星を通じて伝送されてきた信号
がパラボラアンテナで周波数変換される際に、ある程度
の周波数誤差が発生する。一方、局部発振器14から出
力される発振周波数は受信周波数誤差と独立に生成され
ていたので、これを複素乗算器23のみで合わせるに
は、周波数誤差吸収用の複素乗算器23の演算ビット数
を十分に大きくしないと正確に周波数誤差を吸収させる
ことができなかった。その結果、ビット誤り率を悪化さ
せてしまうという問題点があった。
【0007】本発明は、このような問題を解決するもの
で良好なビット誤り率を実現するディジタル信号受信装
置を提供することを目的としたものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のディジタル信号受信装置は、基準発振信号を
周波数誤差検出回路の出力で制御する構成としたもので
ある。
【0009】これにより、良好なビット誤り率特性を持
つディジタル信号受信装置を得ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、ディジタル変調された信号が入力される入力端子
と、この入力端子に入力された信号と局部発振器の出力
信号を用いて直交検波する直交検波器と、この直交検波
器の出力が供給されるアナログ・ディジタル変換器と、
このアナログ・ディジタル変換器の出力が供給される複
素乗算器と、この複素乗算器の出力が供給されるデータ
検出回路と、このデータ検出回路の出力が接続された出
力端子と、前記複素乗算器の出力に接続されるとともに
前記アナログ・ディジタル変換器に入力された信号の周
波数誤差を検出する周波数誤差検出回路と、前記局部発
振器の出力信号と基準発振信号とを比較して前記局部発
振器の発振周波数を制御するフェーズロックループ回路
とを備え、前記基準発振信号を前記周波数誤差検出回路
の出力で制御するディジタル信号受信装置であり、基準
発振信号が周波数誤差検出回路の出力で制御されるの
で、直交検波器で周波数誤差が吸収され、良好なビット
誤り率特性を持つディジタル信号受信装置を得ることが
できる。
【0011】また、直交検波器で周波数誤差が吸収され
るので、従来のようにビット数の大きな周波数誤差吸収
用の複素乗算器が不要となり小型化と低価格化に寄与す
ることができる。
【0012】本発明の請求項2に記載の発明は、複素乗
算器の出力に接続されたクロック再生回路と周波数誤差
検出回路の出力から基準発振信号を生成することを特徴
とした請求項1に記載のディジタル信号受信装置であ
り、基準発振信号がクロック再生回路と周波数誤差検出
回路から生成されるため、基準発振器を別途必要するこ
となく簡単な構成で良好なビット誤り率特性を持つディ
ジタル信号受信装置を得ることができる。
【0013】本発明の請求項3に記載の発明は、入力端
子に入力される信号の信号周波数が予め定められた値以
上変化した場合には、周波数誤差検出回路の出力値を書
き換えることにより局部発振器の周波数を変える請求項
1に記載のディジタル信号受信装置であり、局部発振器
の周波数を書き換えるので、入力端子に入力される信号
の信号周波数が予め定められた値以上変化した場合にも
正しく選局ができる。
【0014】本発明の請求項4に記載の発明は、入力端
子に入力される信号の周波数に基づいて周波数誤差検出
回路の出力値を書き換える請求項3に記載のディジタル
信号受信装置であり、選局処理の高速化が図れるので、
選局スピードが速くなる。
【0015】本発明の請求項5に記載の発明は、基準発
振信号の周波数可変範囲により決定される局部発振器の
出力周波数範囲以上に入力端子に入力される信号の周波
数が変化した場合には、フェーズロックループ回路のカ
ウンタ値を変えることを特徴とした請求項3に記載のデ
ィジタル信号受信装置であり、入力端子に入力される周
波数の大幅な変化にも対応ができる。
【0016】本発明の請求項6に記載の発明は、基準発
振信号の周波数を周波数誤差補正回路で読みとり、基準
発振信号の周波数誤差を補正する請求項1に記載のディ
ジタル信号受信装置であり、基準発振信号の周波数を周
波数誤差補正回路で読みとり、基準発振信号の周波数誤
差を補正するため基準発振器の精度が従来より悪くても
受信可能となるため基準発振器の調整が不要になる。
【0017】本発明の請求項7に記載の発明は、周波数
誤差補正回路の出力で周波数誤差検出回路の出力値を補
正することを特徴とする請求項6に記載のディジタル信
号受信装置であり、周波数誤差補正回路の出力で周波数
誤差検出回路の出力値を補正するため正確な周波数補正
が可能になる。
【0018】本発明の請求項8に記載の発明は、周波数
誤差補正回路の出力でフェーズロックループ回路のカウ
ンタ値を変える請求項6に記載のディジタル信号受信装
置であり、フェーズロックループ回路のカウンタ値を変
えて補正するため大きな周波数誤差まで補正することが
可能になる。
【0019】以下、本発明の実施の形態について、図面
を用いて説明する。 (実施の形態1)図1は、本発明の実施の形態1による
ディジタル信号受信装置のブロック図である。
【0020】図1において、実施の形態1におけるディ
ジタル信号受信装置は、ディジタル変調信号が入力され
る入力端子1と、この入力端子1に接続された直交検波
器2と、この直交検波器2の一方の出力に接続されたロ
ーパスフィルタ3と、このローパスフィルタ3の出力に
接続されたADコンバータ5と、このADコンバータ5
の出力に接続されたロールオフフィルタ7と、前記直交
検波器2の他方の出力に接続されたローパスフィルタ4
と、このローパスフィルタ4の出力に接続されたADコ
ンバータ6と、このADコンバータ6の出力に接続され
たロールオフフィルタ8と、このロールオフフィルタ8
及び前記ロールオフフィルタ7の出力にそれぞれ接続さ
れた複素乗算器9と、この複素乗算器9の出力に接続さ
れたデータ検出回路10と、このデータ検出回路10の
一方の出力に接続されたクロック出力端子21と、デー
タ検出回路10の他方の出力に接続されたデータ出力端
子22と、前記複素乗算器9の一方の出力と他方の出力
にそれぞれ接続されるとともに前記ADコンバータ5お
よびADコンバータ6にその出力が接続されてクロック
を供給するクロック再生回路20と、前記複素乗算器9
のそれぞれの出力に接続されるとともにその出力が複素
乗算器9の入力に接続されたキャリア再生回路11と、
前記複素乗算器9のそれぞれの出力に接続された周波数
誤差検出回路12と、この周波数誤差検出回路12の出
力に接続されたディジタル・アナログ変換器(以下、D
Aコンバータという)13と、このDAコンバータ13
の出力が接続された基準発振器16と、局部発振器14
の出力がループ接続されるとともに前記基準発振器16
の出力が比較入力に接続されるフェーズロックループ回
路(以下PLLという)15とで構成されている。また
前記局部発振器14の出力は直交検波器2の入力に接続
されている。
【0021】この直交検波器2は、入力端子1からの信
号が一方の入力に接続されるとともに他方の入力には局
部発振器14の出力が90度移相器19を介して接続さ
れた第1の混合器17と、入力端子1からの信号が一方
の入力に接続されるとともに他方の入力には局部発振器
14の出力が直接接続された第2の混合器18から構成
されている。そして、第1の混合器17の出力はローパ
スフィルタ3に接続されている。また、第2の混合器1
8の出力は、ローパスフィルタ4に接続されている。
【0022】このように構成されたディジタル信号受信
装置において、以下にその動作を説明する。ディジタル
変調された受信信号が入力端子1に入力されるとともに
上記受信信号の中心周波数と同じ周波数の信号を局部発
振器14から直交検波器2に入力することによってベー
スバンドの直交する信号に変換される。
【0023】受信信号は、パラボラアンテナで12GH
z帯から1GHz帯に周波数変換する際に周波数がずれ
て誤差が発生するので、それをもとに戻す必要がある。
即ち、パラボラアンテナ内の局部発振器の周波数が高い
ため入力端子1に入力される周波数にズレが生じやす
い。
【0024】以下、例として受信周波数が950MHz
から951MHzにずれた場合を説明する。
【0025】今、FREFを基準発振器16の発振周波
数、Nを自然数、AをNより小さい自然数、Rを自然数
とすると、局部発振器14の発振周波数FLOは(数
1)で与えられる。
【0026】
【数1】
【0027】今、基準発振器16の発振周波数が4MH
zの時、受信信号の中心周波数が950MHzの場合、
N,A,Rは(数2)、(数3)、(数4)で与えられ
る。
【0028】
【数2】
【0029】
【数3】
【0030】
【数4】
【0031】次に、入力端子1に入力される受信信号の
中心周波数が950MHzから951MHzに変動した
場合、周波数誤差検出回路12は周波数が上昇したこと
を検出し、DAコンバータ13を介し基準発振器16の
周波数を上昇させるよう制御を行う。(数1)より基準
発振器16の発振周波数は(数5)のようになる。
【0032】
【数5】
【0033】以上のように、PLL15のN,A,Rの
値を一定にしたまま基準発振器16の発振周波数を制御
して、受信周波数誤差を吸収することが可能となる。
【0034】その結果、周波数誤差吸収用の複素乗算器
23(図6)なしに良好なビット誤り率特性を有するデ
ィジタル信号受信装置が実現できる。また、この複素乗
算器23が不要の分、小型化と低価格化が図れる。
【0035】(実施の形態2)図2は、本発明の実施の
形態2によるディジタル信号受信装置のブロック図であ
る。
【0036】図2において、本発明の実施の形態2によ
るディジタル信号受信装置は、図1に示した実施の形態
1の構成要素に加え、基準発振器16の代わりに周波数
誤差検出回路12とクロック再生回路20の出力が接続
されたカウンタ25を設け、このカウンタ25の出力を
PLL15の他方の入力に直接接続したものである。
【0037】このことにより、カウンタ25が基準発振
器16の代わりをするものである。このように構成され
たディジタル信号受信装置において、ディジタル変調さ
れた受信信号が入力端子1に入力され、上記、受信信号
の中心周波数と同じ周波数の信号を局部発振器14の出
力から直交検波器2に入力することによってベースバン
ドの直交する信号に変換される。
【0038】この場合も実施の形態1と同様になる。す
なわちカウンタ25から出力される基準発振周波数をF
REF、Nを自然数、AをNより小さい自然数、Rを自
然数とすると、局部発振器14の生成周波数FLOは
(数1)で与えられる。
【0039】今、基準発振信号としてのカウンタ25の
出力周波数が4MHzの場合で、受信信号の中心周波数
が950MHzの時、実施の形態1と同様にN,A,R
は(数2)、(数3)、(数4)で与えられる。
【0040】次に、受信信号の中心周波数が950MH
zから951MHzに変動した場合、周波数誤差検出回
路12は周波数が上昇したことを検出し、カウンタ25
の生成周波数を上昇させるよう制御を行う。(数1)よ
りカウンタ25の生成周波数は(数5)のようになる。
【0041】以上のように、PLL15のN,A,Rの
値を一定にしたままでカウンタ25の生成周波数を制御
することにより、入力端子1に入力されるディジタル信
号の周波数誤差を吸収することが可能となる。
【0042】その結果、周波数誤差吸収用の複素乗算器
23(図6)や、基準発振器16なしに良好なビット誤
り率特性を持つディジタル信号受信装置が実現できる。
【0043】図3は、本発明の実施の形態1あるいは実
施の形態2によるディジタル信号受信装置の基準発振器
16あるいはカウンタ25の制御電圧と出力周波数の関
係図である。
【0044】なお、以降カウンタ25も基準発振器16
に含め基準発振器16として説明する。
【0045】図3(a)の31は基準発振器16の制御
電圧と発振周波数の一例を示している。図3(b)は局
部発振器14の周波数可変範囲を示している。以下、9
50MHzを受信した場合を説明する。即ち、N,A,
Rの値を(数2)、(数3)、(数4)の値に設定した
場合である。この場合基準発振器16の制御電圧を3V
から9Vまで変化させると図3(a)に示すように基準
発振器16の可変範囲は32KHz(16KHz+16
KHz)になる。また制御電圧を6Vとした場合、基準
発振器16の発振周波数は4MHzとなる。次に制御電
圧を9Vとした場合基準発振器16の発振周波数は4M
Hz+16KHzとなり、(数1)により局部発振器1
4の発振周波数は、950MHz+3.8MHzとな
る。また制御電圧を3Vとした場合、基準発振器16の
発振周波数は4MHz−16KHzとなるので、(数
1)により局部発振器14の発振周波数は950MHz
−3.8MHzとなる。即ち、基準発振器16の制御電
圧と局部発振器14の発振周波数変化範囲は図3(b)
の45の点線で示したようになる。同様に2150MH
zを受信した場合は、基準発振器16の制御電圧と局部
発振器14の発振周波数可変範囲は、図3(b)の44
の実線で示したようになる。
【0046】図3(b)で示した実線は2150MHz
を受信した場合の可変範囲を示している。
【0047】入力端子1に入力される信号は、パラボラ
アンテナで周波数変換される際、公称周波数から周波数
ずれを生じてしまうことがある。例えば、950MHz
の公称周波数に対し955MHzになったりすることが
あり、ディジタル信号受信装置としては、たとえ公称周
波数から多少の周波数ずれが生じたとしても受信できる
ことが必要である。
【0048】例えば、公称周波数が2150MHzで未
知の周波数ずれがある信号を受信する場合、まず、最初
の選局時、制御電圧を6Vとし2150MHzからの離
調周波数は0MHzとする(図3(b)の32)。入力
されたディジタル変調信号のシンボルレートをfsとす
ると、例えばQPSKの場合では周波数誤差検出回路1
2の周波数誤差検出範囲は(数6)に示すように、±f
s/8になる。
【0049】
【数6】
【0050】したがって、上記32の状態で同期が確立
しない場合fs/8離れた周波数点33になるよう周波
数誤差検出回路12の値を強制的に書き換えDAコンバ
ータ13の出力電圧を43で表せる電圧にして同期を試
みる。
【0051】同様な処理で34,35,36の点につい
て上記の強制書き換えを実施する。プラス側の移動点が
点35のように周波数と制御電圧が9Vの時の周波数差
がfs/8より小さくなり、かつマイナス側への移動点
は点36のように周波数と制御電圧が3Vの時の周波数
差がfs/8より小さくなった後、PLL15のデータ
を書き換え+8.6MHz周波数をシフトさせる。すな
わちこの点が37である。そして同様の周波数誤差検出
回路12の値を強制的に書き換えを行う。それでも同期
しない場合、PLL15のデータを書き換え−8.6M
Hz周波数をシフトさせる。すなわちこの点が38であ
る。このようにして同様の周波数誤差検出回路12の値
を強制的に書き換えを行う。以下同様の操作を繰り返
す。
【0052】公称周波数950MHzを受信した場合も
同様に点、32,39,40,41,42・・・の順序
で処理を行う。
【0053】なお、変調方式が8値PSKの場合は周波
数誤差検出回路12の周波数誤差検出範囲は(数7)に
示すように±fs/16になる。
【0054】
【数7】
【0055】(実施の形態3)図4は、本発明の実施の
形態3によるディジタル信号受信装置のブロック図であ
り、図5はその説明である。
【0056】図4において、本発明の実施の形態3によ
るディジタル信号受信装置は、実施の形態1で示した図
1の構成要素に周波数誤差補正回路50を加えた構成で
ある。この周波数誤差補正回路50は、基準発振器16
の出力に接続されており、この基準発振器16の発振周
波数に基づいて、周波数誤差検出回路12の出力値やP
LL回路15のカウンタ値を書き換えるようになってい
る。
【0057】例えば、基準発振器16の理想性能は図5
(a)に示すように、特性60で表される。しかし実際
には、構成素子のばらつきにより61のようにオフセッ
トが加わった形になる場合が多い。いま、DAコンバー
タ13の出力電圧を6Vにすることにより、周波数誤差
5KHzを周波数誤差補正回路50で検出し、電圧62
だけ低い電圧となるようにDAコンバータ13の出力電
圧を制御するよう周波数誤差検出回路12を制御するこ
とにより、等価的に60の特性を得ることができる。
【0058】図5(b)64は基準発振器16の特性が
60の場合であって、63は基準発振器16が61の場
合の局部発振器14の特性を示している。
【0059】いま、電圧62だけ低い電圧の場合に、D
Aコンバータ13の出力電圧を周波数誤差検出回路12
で制御する代わりに、周波数誤差補正回路50によっ
て、A,N,Rを(数8)、(数9)、(数10)のよ
うに設定することにより、特性64に十分等しい、特性
65を得ることができる。
【0060】
【数8】
【0061】
【数9】
【0062】
【数10】
【0063】以上のようにして、周波数誤差補正回路5
0で周波数誤差を補正することにより、基準発振器16
の精度が従来より悪くても動作が可能になる。すなわ
ち、基準発振器16の調整が不要になる。
【0064】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、基準発振
器の周波数を周波数誤差検出回路の出力で制御されるの
で、直交検波器で周波数誤差が吸収され良好なビット誤
り率特性を持つディジタル信号受信装置を実現すること
ができる。また直交検波器で周波数誤差が吸収されるの
で、従来のように周波数誤差吸収用の複素乗算器が不要
となり、ディジタル信号受信装置の小型化と低価格化が
実現できるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1によるディジタル信号受
信装置のブロック図
【図2】本発明の実施の形態2によるディジタル信号受
信装置のブロック図
【図3】(a)本発明の実施の形態1および2によるデ
ィジタル信号受信装置の基準発振器の制御電圧と出力周
波数の関係図 (b)同基準発振器の制御電圧と局部発振器の周波数可
変範囲の関係図
【図4】本発明の実施の形態3によるディジタル信号受
信装置のブロック図
【図5】(a)本発明の実施の形態3によるディジタル
信号受信装置の基準発振器の制御電圧と出力周波数の関
係図 (b)同基準発振器の制御電圧と局部発振器の周波数可
変範囲の関係図
【図6】従来のディジタル信号受信装置のブロック図
【符号の説明】
1 入力端子 2 直交検波器 5 ADコンバータ 6 ADコンバータ 9 複素乗算器 10 データ検出回路 12 周波数誤差検出回路 13 DAコンバータ 14 局部発振器 15 PLL 16 基準発振器 20 クロック再生回路 21 クロック出力端子 22 データ出力端子

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディジタル変調された信号が入力される
    入力端子と、この入力端子に入力された信号と局部発振
    器の出力信号を用いて直交検波する直交検波器と、この
    直交検波器の出力が供給されるアナログ・ディジタル変
    換器と、このアナログ・ディジタル変換器の出力が供給
    される複素乗算器と、この複素乗算器の出力が供給され
    るデータ検出回路と、このデータ検出回路の出力が接続
    された出力端子と、前記複素乗算器の出力に接続される
    とともに前記アナログ・ディジタル変換器に入力された
    信号の周波数誤差を検出する周波数誤差検出回路と、前
    記局部発振器の出力信号と基準発振信号とを比較して前
    記局部発振器の発振周波数を制御するフェーズロックル
    ープ回路とを備え、前記基準発振信号を前記周波数誤差
    検出回路の出力で制御するディジタル信号受信装置。
  2. 【請求項2】 複素乗算器の出力に接続されたクロック
    再生回路と周波数誤差検出回路の出力から基準発振信号
    を生成することを特徴とした請求項1に記載のディジタ
    ル信号受信装置。
  3. 【請求項3】 入力端子に入力される信号の信号周波数
    が予め定められた値以上変化した場合には、周波数誤差
    検出回路の出力値を書き換えることにより局部発振器の
    周波数を変える請求項1に記載のディジタル信号受信装
    置。
  4. 【請求項4】 入力端子に入力される信号の周波数に基
    づいて周波数誤差検出回路の出力値を書き換える請求項
    3に記載のディジタル信号受信装置。
  5. 【請求項5】 基準発振信号の周波数可変範囲により決
    定される局部発振器の出力周波数範囲以上に入力端子に
    入力される信号の周波数が変化した場合には、フェーズ
    ロックループ回路のカウンタ値を変えることを特徴とし
    た請求項3に記載のディジタル信号受信装置。
  6. 【請求項6】 基準発振信号の周波数を周波数誤差補正
    回路で読みとり、基準発振信号の周波数誤差を補正する
    請求項1に記載のディジタル信号受信装置。
  7. 【請求項7】 周波数誤差補正回路の出力で周波数誤差
    検出回路の出力値を補正することを特徴とする請求項6
    に記載のディジタル信号受信装置。
  8. 【請求項8】 周波数誤差補正回路の出力でフェーズロ
    ックループ回路のカウンタ値を変える請求項6に記載の
    ディジタル信号受信装置。
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