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JP4414272B2 - 地上デジタル放送再送信装置 - Google Patents

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Description

本発明は、CATVや共同受信等において地上デジタル放送を再送信する地上デジタル放送再送信装置に関するものである。
地上デジタル放送再送信装置は、地上デジタルシグナルプロセッサ、地上デジタルチャンネルプロパーアンプ(参考 日本CATV技術協会JCTEA STD−011)等からなり、アンテナで受信した地上デジタル放送波を同軸ケーブル等の伝送線路に送出する装置である。地上デジタル放送波は受信点の位置によって、受信できる信号レベル等の信号品質が異なり、時間や季節によっても変化する。このため、地上デジタル放送再送信装置はオートゲインコントロール回路(AGC)や出力レベル調整回路、周波数変換回路等の様々な機能の回路を備えている。また、地上デジタル放送再送信装置の信号処理は、局部発振器からの局発信号により、中間周波数に変換して信号処理する事が一般的とされ、信号処理後、入力されたチャンネルと同じチャンネルで出力する場合は同じ局発信号を用いてアップコンバートされる。また、入力されたチャンネルと異なるチャンネルで出力する場合は別の局部発振器からの局発信号を用いてアップコンバートされ、異なるチャンネルの地上デジタル放送信号として出力している。
地上デジタル放送は変調にOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)が採用されている。一般に、OFDMの信号は帯域幅の狭いキャリアが多数集まって信号が構成されており、矩形状のスペクトルを有している。時間波形としては、マルチパスの影響を受けにくくするために有効シンボルの後部をコピーして有効シンボルの前に貼りつけてガードインターバルとしている。これにより、ガードインターバル以下の遅延時間のマルチパスによる妨害の影響は受けにくくなる。OFDMは単一キャリア変調に比べてシンボル長が長く、ガードインターバルを長く取れるためマルチパス妨害の耐性が高くなるが、多数のキャリアを用いているため伝送路等の非線形によりキャリア間で相互変調歪みが発生する非線形歪の影響を受けやすいという特徴がある。
地上デジタル放送信号の周波数スペクトルは、図6に示すように1チャンネルの帯域幅がアナログ放送と同様に6MHzとされ、帯域幅6/14MHzのOFDMセグメント13個(約5.6MHz)で構成されている。また、帯域の上端には連続キャリアが配置される。地上デジタル放送信号の中心周波数は、デジタル放送からアナログ放送への干渉妨害を軽減するため、6MHz帯域のチャンネルの中心から+1/7MHzオフセットされている。帯域幅6/14MHzのOFDMセグメントの一つが拡大されて示されているが、多数のキャリアから1セグメントが構成されていることが分かる。地上デジタル放送信号にはキャリア間隔の違いにより3通りのモードがあり、モード1ではチャンネル当たりのキャリア数が1405本とされ、モード2ではチャンネル当たりのキャリア数が2809本とされ、モード3ではチャンネル当たりのキャリア数が5617本とされている。
このような地上デジタル放送を再送信する地上デジタル放送再送信装置の例として、従来の地上デジタルシグナルプロセッサの構成を図4に示す。
図4に示す地上デジタルシグナルプロセッサ100は、あるチャンネルの地上デジタル放送信号がRF入力として供給されている。このRF入力は、RF増幅部110に印加されて高周波増幅され第1ミキサ(MIX1)に印加される。MIX1には第1局部発振器(OSC1)111からの局発信号が供給されており、この局発信号によりRF入力が周波数変換されてMIX1から中間周波信号が出力される。この中間周波信号は、IF信号処理部112において信号処理が行われると共に、出力される中間周波信号の出力レベルがAGC回路114により規定されたレベルになるよう制御される。なお、AGC回路114はIF信号処理部112から出力される中間周波信号のレベルを検出し、検出したレベルに応じてRF増幅部110の増幅度、及び、IF信号処理部112の増幅度を制御している。
IF信号処理部112から出力された中間周波信号は第2のミキサ(MIX2)に印加され供給されている局発信号によりアップコンバートされて、所定のチャンネルの地上デジタル放送信号とされてRFレベル調整部116に供給される。MIX2には、スイッチSWを介して局発信号が供給されており、入力されたチャンネルと同じチャンネルで出力する場合は第1局部発振器111側の接点bにスイッチSWの接点aが切り換えられ、入力されたチャンネルと異なるチャンネルで出力する場合は第2局部発振器(OSC2)117側への接点cにスイッチSWの接点aが切り換えられる。RFレベル調整部116では、RF出力である地上デジタル放送信号のレベルが定められた出力レベルになるようレベル調整されて、地上デジタルシグナルプロセッサ100から再送信される地上デジタル放送信号が出力される。
地上デジタルシグナルプロセッサ100におけるRF出力の出力レベルは定められたレベルとする必要があり、地上デジタルシグナルプロセッサ100を設置する際に、RF出力レベルがRFレベル調整部116を調整することによりレベル調整される。このレベル調整は、例えばRF出力の出力端子にスペクトラムアナライザを接続して、スペクトラムアナライザにおける測定値を見ながらレベル調整される。
ところで、アナログテレビ放送とデジタルテレビ放送では放送波レベルの測定法が異なっている。アナログテレビ放送のあるチャンネルのスペクトルの一例を図5に示すが、アナログテレビ放送では、放送波レベルを図示する映像搬送波の同期尖頭値で規定している。このため、例えばスペクトラムアナライザの管面に表示される同期尖頭値の測定値を読み取ることにより容易に放送波レベルを測定することができる。
しかし、有線テレビジョン放送法施行規則では、OFDM信号は平均電力が搬送波のレベルとして規定されている。これは、デジタル変調波では、尖頭レベルを測定するのは困難であるため、これに替えて平均レベルを測定するのが現実的であるからである。そして、マルチキャリアのOFDM信号では、各キャリアが最大振幅で位相が一致した状態が理論的な最大値となるが、その振幅となる頻度は非常に低く、ハードウェアの限界からその振幅を取らない場合が多い。そのためOFDM信号では、尖頭値で規定することは困難であり、平均レベルで規定されることになっている。このように、地上デジタル放送波では、チャンネルの周波数帯域幅にエネルギーが拡散しており、平均電力が搬送波のレベルとして規定されていることから、電力測定機能のある例えばスペクトラムアナライザ等の測定器であれば表示される測定値を読み取ることにより容易に放送波レベルを測定することができる。しかし、電力測定機能のないスペクトラムアナライザ等の測定器の場合は表示される測定値を読み取るだけでは放送波レベルを測定することができず、測定値から帯域換算を行って放送波レベルを求めなければならない。また、地上デジタル放送波にマルチパス等の妨害が加わると帯域内にうねりが生じるため、正確に測定することが困難であった。
ここで、地上デジタル放送における放送波レベルを測定するための3種類あるスペクトラムアナライザによる電力測定法を説明する。
第1の測定法は、平均電力レベルをマーカで読み取ったレベル値から帯域換算する方法であり、第2の測定法は、dBm/HzまたはdBμV/√Hz測定値から帯域換算する方法であり、第3の測定法は、スペクトラムアナライザの電力測定機能で測定帯域全体を積算して測定する方法である。第1の測定法及び第2の測定法では、特定のポイントでレベル測定し、測定帯域全体が同一レベルとみなして帯域換算を行い求める方法なので帯域内偏差が大きい場合誤差も大きくなってしまう。第3の測定法では、測定帯域幅を設定してその帯域全体の電力を測定しているため、表示された測定値が求める値となる。
具体的に説明すると、平均電力測定から帯域換算する上記第1の測定法では、スペクトラム波形の平均を実行後、測定帯域内で平均レベルと思われるポイントにマーカを設定してレベルLを読み取り次式で計算する。帯域内偏差のある信号では複数ポイントのレベルを平均した結果をLとして計算する。
電力=L+10Log{測定帯域幅/(1.2×RBW)}+2.5
ここで、RBWは分解能帯域幅であり、1.2×RBWは補正された雑音帯域幅である。これは、スペクトラムアナライザはCW波すなわち線スペクトルを正しく測定できることを基本として設計されており、デジタル変調波やノイズ等の帯域を持った信号を測定する場合はマーカで読み取ったレベルに対して補正が必要となる。すなわち、雑音電力のような帯域幅を持つ信号の場合、RBWフィルタで取り出した電力レベルはRBWと同じ帯域を持つ理想的な矩形フィルタで取り出した真の雑音電力よりも高い値となり、RBWフィルタで取り出した電力と等価になる矩形フィルタの帯域幅はRBWの約1.2倍となるからである。+2.5dBはLogAmp,Detector,VBW(ビデオ帯域幅),平均化の補正値である。
dBm/HzまたはdBμV/√Hz測定値から帯域換算する第2の測定法では、スペクトラムアナライザのdBm/HzまたはdBμV/√Hzの測定機能を使用すると、先に述べた雑音電力帯域幅補正と、LogAmp,Detector,VBW平均化の補正が自動的に測定器内部で処理される。また、例えばマーカ点を含む前16ポイント、後16ポイントの計33ポイントを平均して結果が表示される。
dBm/HzまたはdBμV/√Hz測定値をLとした場合、電力測定は以下の計算式で求められる。
電力=L+10Log(測定帯域幅)
このように、従来は電力測定機能のない測定器により地上デジタル放送波レベルを測定するには、測定値を演算式に入れて帯域換算しなければならず、誤差を生じやすいと共に測定に手間がかかるという問題点があった。
そこで、本発明は電力測定機能のない測定器でも容易に地上デジタル放送波レベルを測定することができる地上デジタル放送再送信装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明の地上デジタル放送再送信装置は、疑似キャリア生成部を備えて、出力レベルを調整する際に疑似キャリアが出力されることを最も主要な特徴としている。
本発明によれば、疑似キャリア生成部を備えて、出力レベルを調整する際に疑似キャリアが出力されることから、電力測定機能のない測定器により測定した測定値が帯域換算することなく求める値となり、電力測定機能のない測定器でも容易に地上デジタル放送波レベルを測定することができる。
電力測定機能のない測定器でも容易に地上デジタル放送波レベルを測定することができる地上デジタル放送再送信装置を提供するという目的を、疑似キャリア生成部を備えて、出力レベルを調整する際に疑似キャリアを出力することで実現した。
本発明の地上デジタル放送再送信装置である地上デジタルシグナルプロセッサの第1の実施例の回路ブロック図を図1に示す。
図1に示すように、本発明にかかる第1の実施例の地上デジタルシグナルプロセッサ1は、あるチャンネルの地上デジタル放送信号がRF入力として供給されている。このRF入力は、RF増幅部10に印加されて高周波増幅され第1ミキサ(MIX1)に印加される。MIX1には第1局部発振器(OSC1)11からの局発信号が供給されており、この局発信号によりRF入力が中間周波信号に周波数変換されてMIX1から出力される。この中間周波信号は、IF信号処理部12において信号処理が行われると共に、出力される中間周波信号の出力レベルがAGC回路14により規定されたレベルになるよう制御される。なお、AGC回路14はIF信号処理部12から出力される中間周波信号のレベルを検出して、検出されたレベルに応じてRF増幅部10の増幅度、及び、IF信号処理部12の増幅度を制御することにより、中間周波信号の出力レベルが規定されたレベルになるよう制御している。
IF信号処理部12から出力された中間周波信号は自動切換部13に入力される。自動切換部13には、疑似キャリア生成部15により生成された疑似キャリアが入力されており、自動切換部13からは中間周波信号あるいは疑似キャリアのいずれかが出力される。自動切換部13からの出力は第2のミキサ(MIX2)に印加され、MIX2に供給されている局発信号によりアップコンバートされて、所定のチャンネルの地上デジタル放送信号とされてRFレベル調整部16に供給される。MIX2には、スイッチSWを介して局発信号が供給されており、入力されたチャンネルと同じチャンネルで出力する場合は第1局部発振器11側の接点bにスイッチSWの接点aが切り換えられ、入力されたチャンネルと異なるチャンネルで出力する場合は第2局部発振器(OSC2)17側への接点cにスイッチSWの接点aが切り換えられる。RFレベル調整部16では、地上デジタル放送信号であるRF出力のレベルが所定の出力レベルになるようレベル調整されて所定のチャンネルの地上デジタル放送信号が出力される。
疑似キャリア生成部15から出力されている疑似キャリアは、デジタル放送からアナログ放送への干渉妨害を軽減するため、中間周波信号とした6MHz帯域のチャンネルの中心から+1/7MHzオフセットされた周波数とされている。また、疑似キャリアの出力レベルはIF信号処理部12から出力される中間周波信号の規定されたレベルと同じとされている。
自動切換部13は、RF増幅部10にRF入力が入力されていない場合に疑似キャリア生成部15から出力される疑似キャリアを出力し、RF増幅部10にRF入力が入力されている場合にIF信号処理部12からの中間周波信号を出力するよう自動切換される。この自動切換は、RF入力に対応する信号となるAGC回路14が出力するAGC信号により自動切換される。すなわち、AGC回路14が出力するAGC信号は自動切換部13に供給され、このAGC信号のレベルに応じて自動切換部13は疑似キャリアあるいは中間周波信号を出力する。なお、AGC信号が有意なレベルとされている場合に自動切換部13は中間周波信号を出力するよう切り換えられ、AGC信号が有意なレベルとされていない場合に自動切換部13は疑似キャリアを出力するよう切り換えられる。
そこで、地上デジタルシグナルプロセッサ1の出力端子にスペクトラムアナライザ等の測定器を接続して、地上デジタルシグナルプロセッサ1の入力端子に地上デジタル放送信号を入力しないようにする。これにより、地上デジタルシグナルプロセッサ1からは疑似キャリアが出力されるようになり、出力された疑似キャリアのレベルを測定器において測定することができる。この場合、疑似キャリアの出力レベルはIF信号処理部12から出力される中間周波信号の規定されたレベルと同じとされていることから、地上デジタルシグナルプロセッサ1の入力端子に地上デジタル放送信号が入力された際に出力端子から出力される地上デジタル放送信号の放送波レベルを擬似的に測定器は測定していることになる。そして、疑似キャリアはCW波すなわち線スペクトルとされていることから、スペクトラムアナライザ等の測定器が電力測定機能を有していなくても帯域換算することなく測定値がそのまま放送波レベルとして求められるようになる。
このように、本発明に係る第1実施例の地上デジタルシグナルプロセッサ1においては、RFレベル調整部16においてRF出力が定められた放送波レベルになるよう調整する際に、RF入力を遮断することにより自動切換部13から疑似キャリア生成部15において生成した疑似キャリアを出力させるようにする。そして、地上デジタルシグナルプロセッサ1の出力端子に接続したスペクトラムアナライザ等の測定器に表示された値を見ながらRF出力が定められた放送波レベルになるようRFレベル調整部16を調整することにより、測定値を帯域換算することなく放送波レベルが定められたレベルになるよう容易に調整することができるようになる。この場合、スペクトラムアナライザ等の測定器が電力測定機能を有している必要はない。
次に、本発明の地上デジタル放送再送信装置である地上デジタルシグナルプロセッサの第2の実施例の回路ブロック図を図2に示す。
図2に示す本発明に係る第2の実施例の地上デジタルシグナルプロセッサ2においては、自動切換部13に替えて切換スイッチ23を設けるようにしている構成が異なっており、他の構成は第1実施例と同様とされているので、異なる構成についてのみ説明する。
疑似キャリア生成部15から出力されている疑似キャリアは、デジタル放送からアナログ放送への干渉妨害を軽減するため、中間周波信号とした6MHz帯域のチャンネルの中心から+1/7MHzオフセットされた周波数とされている。また、疑似キャリアの出力レベルはIF信号処理部12から出力される中間周波信号の規定されたレベルと同じとされている。切換スイッチ23は、RF増幅部10に入力されたRF入力を再送信する場合にIF信号処理部12からの中間周波信号を出力するよう切換スイッチ23を切り換える。そして、RFレベル調整部16においてRF出力が定められた放送波レベルになるよう調整する際に、疑似キャリア生成部15から出力される疑似キャリアを出力するよう切換スイッチ23を切り換えている。
疑似キャリアを出力するよう切換スイッチ23を切り換えた際には、地上デジタルシグナルプロセッサ2の出力端子にスペクトラムアナライザ等の測定器を接続する。この場合、疑似キャリアの出力レベルはIF信号処理部12から出力される中間周波信号の規定されたレベルと同じとされていることから、地上デジタルシグナルプロセッサ2の入力端子に地上デジタル放送信号が入力された際に出力端子から出力される地上デジタル放送信号の放送波レベルを擬似的に測定器は測定していることになる。そして、スペクトラムアナライザ等の測定器が電力測定機能を有していなくても疑似キャリアはCW波すなわち線スペクトルとされていることから、帯域換算することなく放送波レベルを求めることができるようになる。
このように、本発明に係る第2実施例の地上デジタルシグナルプロセッサ2においては、RFレベル調整部16においてRF出力が定められた放送波レベルになるよう調整する際に、切換スイッチ23を切り換えることにより自動切換部13から疑似キャリア生成部15において生成した疑似キャリアを出力させる。そして、地上デジタルシグナルプロセッサ2の出力端子に接続したスペクトラムアナライザ等の測定器に表示された値を見ながらRF出力が定められた放送波レベルになるようRFレベル調整部16を調整することにより、測定値を帯域換算することなく放送波レベルが定められたレベルになるよう容易に調整することができるようになる。この場合、スペクトラムアナライザ等の測定器が電力測定機能を有している必要はない。
次に、本発明の地上デジタル放送再送信装置である地上デジタルシグナルプロセッサの第3の実施例の回路ブロック図を図3に示す。
図3に示す本発明に係る第3の実施例の地上デジタルシグナルプロセッサ3においては、自動切換部13を切り換える切り換え信号を出力する検波回路を設けるようにしている構成が異なっており、他の構成は第1実施例と同様とされているので、異なる構成についてのみ説明する。
疑似キャリア生成部15から出力されている疑似キャリアは、デジタル放送からアナログ放送への干渉妨害を軽減するため、中間周波信号とした6MHz帯域のチャンネルの中心から+1/7MHzオフセットされている。また、疑似キャリアの出力レベルはIF信号処理部12から出力される中間周波信号の規定されたレベルと同じとされている。
自動切換部13は、RF増幅部10にRF入力が入力されていない場合に疑似キャリア生成部15から出力される疑似キャリアを出力し、RF増幅部10にRF入力が入力されている場合にIF信号処理部12からの中間周波信号を出力するよう自動切換される。この自動切換は、RF入力に対応する信号となる中間周波信号を検波回路18により検波した切換信号により自動切換される。すなわち、検波回路18が出力する切換信号は自動切換部13に供給され、この切換信号に応じて自動切換部13は疑似キャリアあるいは中間周波信号を出力する。なお、IF信号処理部12から出力される中間周波信号が有意なレベルとされている場合に検波回路18からは中間周波信号を出力するよう切り換える切換信号が出力され、中間周波信号が有意なレベルとされていない場合に検波回路18からは疑似キャリアを出力するよう切り換える切換信号が出力されて、自動切換部13に供給される。
そこで、地上デジタルシグナルプロセッサ3の出力端子にスペクトラムアナライザ等の測定器を接続して、地上デジタルシグナルプロセッサ3の入力端子に地上デジタル放送信号を入力しないようにする。これにより、地上デジタルシグナルプロセッサ3からは疑似キャリアが出力されるようになり、出力された疑似キャリアのレベルを測定器において測定することができる。この場合、疑似キャリアの出力レベルはIF信号処理部12から出力される中間周波信号の規定されたレベルと同じとされていることから、地上デジタルシグナルプロセッサ3の入力端子に地上デジタル放送信号が入力された際に出力端子から出力される地上デジタル放送信号の放送波レベルを擬似的に測定器は測定していることになる。そして、疑似キャリアはCW波すなわち線スペクトルとされていることから、スペクトラムアナライザ等の測定器が電力測定機能を有していなくても帯域換算することなく測定値がそのまま放送波レベルとして求められるようになる。
このように、本発明に係る第3実施例の地上デジタルシグナルプロセッサ3においては、RFレベル調整部16においてRF出力が定められた放送波レベルになるよう調整する際に、RF入力を遮断することにより自動切換部13から疑似キャリア生成部15において生成した疑似キャリアを出力させるようにする。そして、地上デジタルシグナルプロセッサ3の出力端子に接続したスペクトラムアナライザ等の測定器に表示された値を見ながらRF出力が定められた放送波レベルになるようRFレベル調整部16を調整することにより、測定値を帯域換算することなく放送波レベルが定められたレベルになるよう容易に調整することができるようになる。この場合、スペクトラムアナライザ等の測定器が電力測定機能を有している必要はない。
以上の説明において、疑似キャリアの周波数は中間周波信号とした6MHz帯域のチャンネルの中心から+1/7MHzオフセットされた周波数としたが、本発明はこれに限るものではなく−1/7MHzオフセットされた周波数とすることができる。さらに、疑似キャリアの周波数は中間周波信号とした6MHz帯域の中心周波数とする必要はなく、帯域内であれば任意の周波数とすることができる。
なお、以上の説明では地上デジタル放送再送信装置としたが、本発明は、これに限るものではなくチャンネルの周波数帯域幅にエネルギーが拡散しているRF信号を出力する装置に適用することができる。
本発明の地上デジタル放送再送信装置である地上デジタルシグナルプロセッサの第1の実施例の回路ブロック図である。 本発明の地上デジタル放送再送信装置である地上デジタルシグナルプロセッサの第2の実施例の回路ブロック図である。 本発明の地上デジタル放送再送信装置である地上デジタルシグナルプロセッサの第3の実施例の回路ブロック図である。 従来の地上デジタルシグナルプロセッサの構成を示す図である。 アナログテレビ放送のあるチャンネルのスペクトルの一例を示す図である。 地上デジタル放送信号のあるチャンネルの周波数スペクトルの概要を示す図である。
符号の説明
1 地上デジタルシグナルプロセッサ、2 地上デジタルシグナルプロセッサ、3 地上デジタルシグナルプロセッサ、10 RF増幅部、11 第1局部発振器、12 IF信号処理部、13 自動切換部、14 AGC回路、15 疑似キャリア生成部、16 RFレベル調整部、17 第2局部発振器、18 検波回路、23 切換スイッチ、100 地上デジタルシグナルプロセッサ、110 RF増幅部、111 第1局部発振器、112 IF信号処理部、114 AGC回路、116 RFレベル調整部 、117 第2局部発振器

Claims (3)

  1. 入力された地上デジタル放送信号を中間周波信号に変換する第1ミキサ部と、
    該第1ミキサ部から出力された中間周波信号のレベルを規定された中間周波レベルとして出力する中間周波数信号処理部と、
    該中間周波数信号処理部から出力される前記中間周波信号と、疑似キャリア生成部から出力される疑似キャリアとのいずれかを出力する切換部と、
    該切換部から出力される信号を所定の地上デジタル放送信号のチャンネルに変換する第2のミキサ部と、
    該第2のミキサ部から出力されたチャンネルのレベルが定められたレベルになるよう調整して出力する出力レベル調整部とを備え、
    前記疑似キャリア生成部から出力される前記疑似キャリアのレベルは、前記中間周波数信号処理部から出力される中間周波信号の規定されたレベルと略等しくされており、前記出力レベル調整部を調整する際に、前記切換部から前記疑似キャリアが出力されるように切り換えられることを特徴とする地上デジタル放送再送信装置。
  2. 前記中間周波数信号処理部においては、オートゲインコントロール回路により中間周波信号の出力レベルを規定された中間周波レベルになるよう制御しており、前記オートゲインコントロール回路から有意なゲインコントロール信号が出力されない場合に、前記切換部から前記疑似キャリアが出力されるよう前記切換部が切り換えられることを特徴とする請求項1記載の地上デジタル放送再送信装置。
  3. 前記中間周波信号のレベルを検出する検出手段が設けられており、前記検出手段が有意な中間周波信号がないと検出した際に、前記切換部から前記疑似キャリアが出力されるよう前記切換部が切り換えられることを特徴とする請求項1記載の地上デジタル放送再送信装置。
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