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JP2003244006A - 受信装置およびその方法 - Google Patents

受信装置およびその方法

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JP2003244006A
JP2003244006A JP2002036930A JP2002036930A JP2003244006A JP 2003244006 A JP2003244006 A JP 2003244006A JP 2002036930 A JP2002036930 A JP 2002036930A JP 2002036930 A JP2002036930 A JP 2002036930A JP 2003244006 A JP2003244006 A JP 2003244006A
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noise
circuit
tracking filter
received signal
reception level
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Shigeki Nakamura
茂樹 中村
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Pioneer Corp
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Pioneer Electronic Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03JTUNING RESONANT CIRCUITS; SELECTING RESONANT CIRCUITS
    • H03J3/00Continuous tuning
    • H03J3/02Details
    • H03J3/06Arrangements for obtaining constant bandwidth or gain throughout tuning range or ranges
    • H03J3/08Arrangements for obtaining constant bandwidth or gain throughout tuning range or ranges by varying a second parameter simultaneously with the tuning, e.g. coupling bandpass filter
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03JTUNING RESONANT CIRCUITS; SELECTING RESONANT CIRCUITS
    • H03J2200/00Indexing scheme relating to tuning resonant circuits and selecting resonant circuits
    • H03J2200/32Tuning of tracking filter

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  • Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)
  • Circuits Of Receivers In General (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定の周波数帯を良好に抽出できる受信装置
を提供する。 【解決手段】 受信側にトラッキングフィルタ9が接続
する電界効果トランジスタ(FET)10を有したトラ
ッキングフィルタ回路2に周波数変換回路3を接続す
る。FETのゲートにAGC回路15からの制御信号を
加えて受信信号の受信レベルを検知させる。マイクロコ
ンピュータ8からの制御信号にてD/Aコンバータ7か
らトラッキングフィルタ9に所定の同調電圧を印加して
トラッキングさせる。受信レベルが高い場合はトラッキ
ングフィルタ9の周波数特性をパワーマッチングで対応
し、ある程度低下した場合はNFマッチングに対応して
トラッキングする。受信可能な受信レベルの範囲が大き
くなり、受信感度を向上でき、高感度の受信装置1を提
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、受信信号から所定
の周波数帯以外の信号を減衰させてトラッキングするト
ラッキング方法、その装置および受信装置に関する。
【0002】
【背景技術】従来、例えばFM(Frequency Modulatio
n)放送やTV(television)放送を受信するために、
受信装置いわゆるチューナが用いられる。このチューナ
は、受信する電波の周波数に合わせてフィルタ特性を変
化させることができるトラッキングフィルタ回路を備え
ている。このトラッキングフィルタ回路は、望ましくな
い信号を減衰させて所定の信号を通過させる電子装置
で、チューナのアンプやミキサの歪み特性を良好にして
いる。そして、チューナは、受信する周波数に応じてト
ラッキングフィルタ特性を変化させている。
【0003】一般に、受信装置であるチューナは、初段
のアンプとして、雑音指数(NF:Noise Figure)の小
さなトランジスタを用いることにより、弱電界でも受信
できるようにしており、この初段のアンプを特にLNA
(Low Noise Amplifier)という。このLNAの雑音指
数は、接続する前後の整合回路によって、雑音指数が異
なってくる。すなわち、LNAアンプを構成するトラン
ジスタあるいはFET(Field-Effect Transistor:電
界効果トランジスタ)が固有に持つガンマオプトに、ベ
ースあるいはゲートから見たインピーダンスを合わせる
ことにより実現される最も雑音指数が小さくなる整合回
路(NFマッチング)と、最も増幅度が大きくなるフィ
ルタ特性、すなわち通過損失が最も小さくなるようにし
た整合回路(パワーマッチング)とでは、一般的に雑音
指数が異なるものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一方、チューナでは、
トラッキングフィルタ回路は、フィルタ特性とLNAの
整合回路の両方を兼ねて構成されている。そのため、受
信周波数以外の不要な信号を減衰させるとともに受信周
波数の通過損失が最も小さくなるように、トラッキング
フィルタ回路をLNAとパワーマッチングさせた場合、
上述したように、NFマッチングさせた場合よりも雑音
指数が高くなる。したがって、トラッキングフィルタ回
路をパワーマッチングさせたときのほうが、より雑音指
数が上昇することになるため、受信信号の信号レベルが
低いとき、良好な受信に支障をきたすことがある。
【0005】本発明は、このような点に鑑みて、所定の
周波数帯を良好に抽出できる受信装置およびその方法を
提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、所定の周波数
帯を選択的に抽出するトラッキングフィルタ回路を備え
た受信装置であって、前記トラッキングフィルタ回路
は、前記所定の周波数帯の通過損失を小さくする通過損
失重視フィルタ特性と、受信する信号の雑音を小さくす
る雑音指数重視フィルタ特性とを有したことを特徴とす
る。
【0007】この発明では、通過損失重視フィルタ特性
により所定の周波数帯の通過損失を小さくしたり、雑音
指数重視フィルタ特性により受信する信号の雑音を小さ
くすることにより所定の周波数帯を選択的に抽出する。
このことにより、例えば受信レベルが低くなっても受信
感度が向上し、高感度なトラッキングが得られる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施の形態を
図面に基づいて説明する。
【0009】〔受信装置の構成〕図1は、本実施の形態
の受信装置の概略構成を示す模式図である。この図1に
おいて、1は受信装置で、この受信装置1は、例えばデ
ジタル放送を受信するためのデジタル放送受信機であ
る。そして、この受信装置1は、いわゆる図示しない高
周波増幅回路を構成するトラッキング装置としてのトラ
ッキングフィルタ回路2と、一対の周波数変換回路3,
4と、フィルタ5と、複合回路6と、D/Aコンバータ
7と、マイクロコンピュータ8とを備えている。
【0010】トラッキングフィルタ回路2は、所定のチ
ャンネルの帯域幅を確保するとともに、希望チャンネル
以外の信号に対しては減衰が大きくとれるような選択性
を有する。そして、このトラッキングフィルタ回路2
は、いわゆるアンテナ同調回路を構成する一種の帯域通
過フィルタ(Band Pass Filter)としてのトラッキング
フィルタ9と、高周波増幅回路であるアンプとしてのL
NA(Low Noise Amplifier)を構成する高周波増幅ト
ランジスタ、例えば電界効果トランジスタ(FieldEffec
t Transistor:FET)10とを備えている。
【0011】そして、トラッキングフィルタ9は、希望
チャンネルの周波数に同調をとる。具体的には、例えば
図2の回路図に示すように、ダイオードD1およびコン
デンサC1の直列回路と、リアクトルL1との並列回路
でトラッキングフィルタ9が構成されている。すなわ
ち、トラッキングフィルタ9は、コンデンサC1とリア
クトルL1との共振によりチャンネルの同調周波数が合
うように同調してバンドパスするフィルタ特性を示す。
そして、トラッキングフィルタ9のダイオードD1とコ
ンデンサC1との接続点には、抵抗R1を介してD/A
コンバータ7が接続されている。すなわち、D/Aコン
バータ7からの同調電圧Vtにより、ダイオードD1の
容量が変化され、同調(トラッキング)をとる。そし
て、トラッキングフィルタ9には、図1に示すように、
アンテナ(図示せず)が接続される入力端子11が接続
されている。
【0012】また、FET10はトランジスタに比べて
入力インピーダンスが非常に高く、動作特性の直線が良
いので混変調妨害が起こりにくく、特にデュアルゲート
酸化金属半導体電界効果トランジスタ(MOS(Metal
Oxide Semiconductor)FET)が用いられる。具体的
には、例えば図2の回路図に示すように、FET10の
一方のゲートG1にトラッキングフィルタ9が接続され
ている。そして、このFET10の一方のゲートG1に
は、アンテナからの信号が加えられる。また、FET1
0の他方のゲートG2には、抵抗R1などを介して後述
するAGC(Automatic Gain Control)回路15からの
制御信号が加えられる。すなわち、FET10は、受信
電波の強さ(受信レベル)を検出する。そして、このF
ET10は、ソース接地となっており、ドレインから高
周波出力が取り出される構成となっている。このドレイ
ンに一方の第1の周波数変換回路3が接続されている。
【0013】この第1の周波数変換回路3は、FET1
0で増幅された高周波信号を中間周波信号に変換する。
そして、この第1の周波数変換回路3は、第1混合回路
12と第1局部発信回路13とを備えている。第1混合
回路12は、高周波信号を効率よく中間周波信号に変換
して雑音を少なくする。第1局部発信回路13は、例え
ば安定で回路が簡易なコルピッツ発信回路を原形とした
安定度が高いクラップ回路で、中間周波数が一定となる
ように第1混合回路12を制御する。
【0014】また、第1の周波数変換回路3には、フィ
ルタ5が接続されている。このフィルタ5には他方の第
2の周波数変換回路4が接続され、第1の周波数変換回
路3からの変換された中間周波信号を増幅させる。
【0015】第2の周波数変換回路4には、複合回路6
が接続されている。この複合回路6は、図示しない検波
回路、自動周波数調整(Automatic Fine Tuning:AF
T)回路、判断手段としてのAGC回路15などを備え
ている。検波回路は、第2の周波数変換回路4から出力
される搬送波の中間周波数を検波する。AFT回路は、
搬送波の中間周波数が所定の周波数となるように調整す
る。すなわち、第2の周波数変換回路4を構成する第2
混合回路16を制御する第2局部発信回路17の局部発
信周波数は周囲の温度や計時変化によって変化するた
め、正しい周波数が保てるようにする。AGC回路15
は、受信電波の強さに応じて受信装置1の利得を自動的
に制御し常に一定の検波出力を得るためのものである。
このAGC回路15の制御信号は、検波された信号から
入力電波の強弱を判断して発生される。
【0016】そして、この複合回路6には、所定の周波
数に調整された信号が出力される出力端子19が接続さ
れている。
【0017】また、D/Aコンバータ7にはマイクロコ
ンピュータ8が接続され、これらD/Aコンバータ7お
よびマイクロコンピュータ8にて制御手段20が構成さ
れる。すなわち、例えばスイッチなどの操作により所定
のチャンネルが設定されたことを認識すると、マイクロ
コンピュータ8は、所定のチャンネルを受信すべく、D
/Aコンバータ7に所定の制御信号を出力する。より詳
しくは、トラッキングフィルタ9のフィルタ特性が所定
のチャンネルの周波数を通過させるフィルタ特性となる
ように、マイクロコンピュータ8から制御信号となる同
調電圧VtがD/Aコンバータ7を介してトラッキング
フィルタ9に供給される。
【0018】なお、マイクロコンピュータ8は、所定チ
ャンネルの周波数に対して、2種類の制御信号を適宜出
力可能な構成となっている。具体的には、所定チャンネ
ルの周波数通過損失を重視したフィルタ特性(パワーマ
ッチングさせたフィルタ特性)となる制御信号と、所定
チャンネルの周波数の雑音指数(NF:Noise Figure)
を重視したフィルタ特性(NFマッチング)となる制御
信号の2種類である。つまり、マイクロコンピュータ8
は、所定のチャンネルに対して、トラッキングフィルタ
9を2種類のフィルタ特性に調整可能となる。
【0019】〔受信装置の作用〕次に、上記受信装置1
の作用を図面に基づいて説明する。
【0020】トラッキングフィルタ回路2には、入力イ
ンピーダンスが非常に高く、動作特性の直線が良いので
混変調妨害が起こりにくく弱電界でも受信できるよう
に、主にFET10が用いられている。このため、この
FET10が構成するアンプであるLNA(Low Noise
Amplifier)の雑音指数は、通常最も増幅度が大きくな
る整合回路(パワーマッチング)と、最も雑音指数が小
さくなる整合回路(NFマッチング)と異なる。すなわ
ち、上述したように、LNAアンプを構成するトランジ
スタあるいはFET(Field-Effect Transistor:電界
効果トランジスタ)が固有に持つガンマオプトに、ベー
スあるいはゲートから見たインピーダンスを合わせるこ
とにより実現される最も雑音指数が小さくなる整合回路
(NFマッチング)と、最も増幅度が大きくなるフィル
タ特性、すなわち通過損失が最も小さくなるようにした
整合回路(パワーマッチング)とでは、一般的に雑音指
数が異なる。
【0021】そして、受信装置1にて電波を受信する場
合、まず、複合回路6のAGC回路15が、図示しない
アンテナで受信する受信電波の強さ(受信レベル)を検
出する。このAGC回路15は、受信レベルが所定値以
上であることを認識すると、図4に示すように、トラッ
キングフィルタ9のフィルタ特性をフィルタの通過損失
が最も小さくなるフィルタ特性を重視して変化させる。
【0022】すなわち、受信レベルが最も大きくなるパ
ワーマッチングとしてフィルタ特性が良くなるように、
選択されたチャンネルの同調周波数が合うようにトラッ
キングフィルタ9を同調させる。すなわち、マイクロコ
ンピュータ8が所定の制御信号をD/Aコンバータ7に
出力させる。この制御信号により、D/Aコンバータ7
は、所定の同調電圧Vtをトラッキングフィルタ9に印
加し、ダイオードD1の容量を変化して同調をとる。こ
のようにして、受信電波が強い場合でも不要な電波をよ
り多く除去し、良好に所定のチャンネルの電波のみを受
信する。
【0023】一方、複合回路6のAGC回路15が受信
電波の強さが所定値に達していないことを認識すると、
図5に示すように、トラッキングフィルタ9のフィルタ
特性を雑音指数を重視して変化させる。
【0024】すなわち、受信感度を優先させて、フィル
タの通過損失が最も小さくなるフィルタ特性の周波数を
例えば高い周波数側に少しずらして雑音指数が良好とな
るように、選択されたチャンネルの同調周波数が合うよ
うにトラッキングフィルタ9を同調させる。このことに
より、受信電波が弱い場合でも受信電波の受信感度をよ
り向上でき、所定のチャンネルを受信できる。
【0025】このように、上記実施の形態では、通過損
失重視フィルタ特性により所定の周波数帯の通過損失を
小さくしたり、雑音指数重視フィルタ特性により受信す
る信号の雑音を小さくすることにより所定の周波数帯を
選択的に抽出する。このため、例えば受信レベルが低く
なっても受信感度を向上でき、高感度なトラッキングを
得ることができる。
【0026】そして、弱電界でも受信できるようにFE
T10を用いる構成によりパワーマッチングとNFマッ
チングとが異なる構成でも、受信状態の良否を判断、例
えばFET10のゲートにAGC回路15からの制御信
号を適宜印加して受信レベルを認識させ、この認識した
受信レベルの強弱に対応させ、D/Aコンバータ7から
の異なる大きさの同調電圧Vtをトラッキングフィルタ
9に適宜印加して、トラッキングフィルタ9のフィルタ
特性をパワーマッチングとNFマッチングとのいずれか
に変更する。すなわち、受信状態が良好でない場合に
は、フィルタ特性をNFマッチングとする。このため、
受信可能な受信レベルの範囲を大きくすることができ、
良好に受信でき、高感度な受信装置1を提供できる。
【0027】また、受信レベルの大きさがあらかじめ設
定された所定値以上か否かでパワーマッチングおよびN
Fマッチングのうちのいずれか一方に切り替える。この
ため、簡単な構成で高感度なトラッキングを得ることが
できる。
【0028】〔実施形態の変形〕なお、本発明は、上述
した各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の
目的を達成できる範囲で以下に示される変形をも含むも
のである。
【0029】すなわち、受信装置1として例えばデジタ
ル放送受信機について説明したが、FM受信機、テレビ
放送受信機など、所定の放送波をトラッキングフィルタ
により選択的に抽出して受信する受信機であれば対応で
きる。
【0030】また、トラッキングフィルタ9を初段、す
なわちFET10より入力端子11側に位置して配設し
たが、段間すなわちFET10より出力端子19側で第
1の周波数変換回路3より入力端子11側に位置して配
設したり、これら双方の位置にそれぞれ配設してもでき
る。
【0031】そして、AGC回路15で受信レベルを検
知する構成において、受信レベルが所定値に達したか否
かによりフィルタ特性をパワーマッチングかNFマッチ
ングかに適宜変化させて説明したが、例えば図6ないし
図9に示すように、フェージング(fading)環境を考慮
した判断によりフィルタ特性を変化させてもよい。
【0032】具体的には、フェージング環境に応じて2
種類の閾値を設定する。すなわち、フェージングによる
受信信号の変動幅の大小に基づいて以下の2つの閾値を
設定する。
【0033】 D<X D≧X D:受信レベルの最大変動幅(図6参照) E:受信装置1の受信可能範囲(図7参照) X:受信可能範囲Eの中心の位置(図8,9参照)
【0034】そして、図8および図9に示すように、受
信信号の変動幅の最小値が受信可能範囲Eの下限に掛か
るのを防止するために、受信信号の変動幅の大小に対応
して上記閾値を適宜切り替え、フィルタ特性をずらす。
すなわち、フィルタ特性を受信感度優先にすることで、
受信レベルが低いときの感度が向上して、図8および図
9中の一点鎖線で示すように、受信可能範囲を拡大でき
る。また、受信信号の変動幅の大小に対応してD<Xで
は最大値、D≧XではXを閾値として閾値を切り替える
ため、より受信レベルに対応した受信も可能となる。
【0035】すなわち、図8に示すようにD<Xではフ
ィルタ特性を感度優先とし受信可能範囲を拡大させ、図
9に示すようにD≧Xではフィルタ特性をパワーマッチ
ングとし、受信信号が受信可能範囲から外れそうな時だ
け受信可能範囲を広げるて受信感度を向上させることが
できる。
【0036】その他、本発明の実施の際の具体的な構造
および異常の発生を認識するための手順などは、本発明
の目的を達成できる範囲で他の構造や手順などとしても
よい。
【0037】
【実施例】次に、上記実施の形態で説明した構成に基づ
いて、受信感度について実験した結果について説明す
る。
【0038】この実験では、上記実施の形態の図2の回
路構成、すなわちFET10のゲートG2にAGC回路
15からの制御信号を加えてFET10により受信レベ
ルを認識させるとともにD/Aコンバータ7から同調電
圧Vtを適宜可変可能に印加する構成の受信装置を用い
る。なお、比較例として、従来の回路構成であるFET
10のゲートG2にAGC電圧を印加してパワーマッチ
ングとしてこの受信レベルに対応してD/Aコンバータ
7から一意的な同調電圧Vtを印加する構成を用いる。
【0039】そして、実験に際しては、ARIB(財団
法人電波産業会)STD−B213.0版5.2.5で
定める目標値で、最小入力レベル−75dBm以下、最
大入力レベル−20dBm以上(変調パラメータはMo
de3、ガード比1/8、時間インターリーブなし、変
調64QAM、内符号7/8)とする。そして、105
MHzの電波を受信させる。この条件で、比較例の受信
装置では最小入力レベル−75dBm、最大入力レベル
−20dBmであった。
【0040】一方、本実施例の受信装置では、受信レベ
ルが高いレベルから最小入力レベルに近づいた際、トラ
ッキングフィルタ9のフィルタ特性をNFマッチングと
して雑音特性が良好となる周波数にずらした。例えば、
105MHzを受信する場合、図3に示すように、受信
レベルが高いときは105MHzで通過帯域のピークと
なるようにフィルタ特性をレベルに対応した105MH
zにトラッキングさせる。また、受信レベルが低くなる
場合にはフィルタ特性を雑音特性が良好となる約99M
Hzで通過帯域のピークとなるようにトラッキングさせ
る。
【0041】このことにより、受信レベルが低くなった
場合には、従来の105MHzに通過帯域が固定の場合
に比して、フィルタの通過損失は約1dB低くなるが、
雑音特性は約2dB改善することが分かった。すなわ
ち、雑音特性が2dB改善されることにより感度も2d
B改善され、最小入力レベルは−77dBmまで拡大で
きることがわかった。
【0042】なお、105MHzを受信するのに対して
約99MHzにトラッキングフィルタ9の通過帯域のピ
ークをずらすことにより、約6MHzの差、すなわちI
SDB(Integrated Service of Digital Broadcastin
g:総合デジタル放送)−Tで1チャンネル分をずらす
こととなる。
【0043】
【発明の効果】本発明によれば、通過損失重視フィルタ
特性により所定の周波数帯の通過損失を小さくしたり、
雑音指数重視フィルタ特性により受信する信号の雑音を
小さくすることにより所定の周波数帯を選択的に抽出す
るため、受信レベルが低くなっても受信感度を向上で
き、高感度なトラッキングを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る受信装置の概略構
成を示すブロック図である。
【図2】前記一実施の形態におけるトラッキングフィル
タ回路の一部を示す回路図である。
【図3】前記一実施の形態におけるパワーマッチングと
NFマッチングとの差の説明となる実験結果を示すグラ
フである。
【図4】前記一実施の形態における受信レベルが高い場
合のゲインを重視してトラッキングした状況を示すグラ
フである。
【図5】前記一実施の形態における受信レベルが低い場
合の感度を重視してトラッキングした状況を示すグラフ
である。
【図6】本発明の他の実施の形態における受信レベルに
対応したフィルタ特性の変更の閾値を説明するための受
信レベルおよび時間の関係を示すグラフである。
【図7】前記他の実施の形態における受信レベルに対応
したフィルタ特性の変更の閾値を説明するためのBER
および受信レベルの関係を示すグラフである。
【図8】前記他の実施の形態における受信レベルに対応
したフィルタ特性の変更の一方の閾値を説明するための
BERおよび受信レベルの関係を示すグラフである。
【図9】前記他の実施の形態における受信レベルに対応
したフィルタ特性の変更の他方の閾値を説明するための
BERおよび受信レベルの関係を示すグラフである。
【符号の説明】 1 受信装置 2 トラッキング装置としてのトラッキングフィルタ
回路 9 帯域通過フィルタであるトラッキングフィルタ 10 受信レベル検知手段としての電界効果トランジ
スタ(FET) 15 判断手段としてのAGC回路 20 制御手段

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の周波数帯を選択的に抽出するトラ
    ッキングフィルタ回路を備えた受信装置であって、 前記トラッキングフィルタ回路は、前記所定の周波数帯
    の通過損失を小さくする通過損失重視フィルタ特性と、
    受信する信号の雑音を小さくする雑音指数重視フィルタ
    特性とを有したことを特徴とした受信装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の受信装置において、 受信する信号の状態の良否を判断する判断手段を具備
    し、 トラッキングフィルタ回路は、前記判断手段により受信
    する信号の状態が良好ではないと判断した場合に、雑音
    指数重視フィルタ特性により受信する信号の雑音を小さ
    くして所定の周波数帯を抽出することを特徴とした受信
    装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の受信装置にお
    いて、 トラッキングフィルタ回路は、受信する信号の受信レベ
    ルの大きさに応じて、通過損失重視フィルタ特性および
    雑音指数重視フィルタ特性を選択的に切り替えることを
    特徴とした受信装置。
  4. 【請求項4】 所定の周波数帯を選択的に抽出する受信
    方法であって、 所定の周波数帯の通過損失を小さくする通過損失重視
    と、受信する信号の雑音を小さくする雑音指数重視との
    双方により前記所定の周波数帯を抽出することを特徴と
    する受信方法。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の受信方法において、 受信する信号の状態の良否を判断し、 この判断した受信する信号の状態が良好でない場合に
    は、雑音指数重視で所定の周波数帯を抽出することを特
    徴とする受信方法。
  6. 【請求項6】 請求項4または5に記載の受信方法にお
    いて、 受信する信号の受信レベルの大きさに応じて通過損失重
    視および雑音指数重視を選択的に切り替えて所定の周波
    数帯を抽出することを特徴とする受信方法。
JP2002036930A 2002-02-14 2002-02-14 受信装置およびその方法 Expired - Fee Related JP3953333B2 (ja)

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