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JP4171429B2 - デジタル/アナログ共用放送受信装置および地上波デジタルテレビジョン受信装置 - Google Patents

デジタル/アナログ共用放送受信装置および地上波デジタルテレビジョン受信装置 Download PDF

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Description

本発明は、放送信号を受信して復号する放送受信装置、および地上波デジタルテレビジョン放送信号を受信する地上波デジタルテレビジョン受信装置に関する。
近年、従来のアナログテレビジョン放送に代わって、デジタルテレビジョン放送が利用され始めている。デジタルテレビジョン方式は、アナログテレビジョン放送と異なり、映像/音声の劣化が起こらないため、次世代の放送方式として期待されている。
しかしながら、デジタルテレビジョン放送を行うためには、中継局にデジタル放送用の設備を新設する必要があるため、現時点では、デジタルテレビジョン放送の放映エリアはアナログテレビジョン放送のものよりも狭い、限定されたエリアのみとなっている。このため、デジタルテレビジョン放送を自動車等の移動体内で閲覧する場合、移動体が放映エリア境界付近を移動している場合は、受信可能状態と受信不可状態とを頻繁に繰り返し、満足に番組を閲覧できないといった問題があった。
このような問題を解決するものとしては、例えば特許文献1に記載の放送受信装置が利用可能であると考えられる。特許文献1に記載の放送受信装置は、アナログ放送専用の受信装置とデジタル放送受信用の受信装置を組み合わせ、電波の受信状態に応じてアナログ放送とデジタル放送のいずれを受信するかを適宜切り換えるものである。デジタル放送とアナログ放送とは、所謂サイマル放送を行っている場合が多く、デジタル放送の番組と同一の内容の番組をアナログ放送でも放送している。従って、デジタル放送が受信不可となったときは(より放送エリアの広い)アナログ放送に切り換えることにより、移動体内に居る視聴者は、デジタル放送が受信不可となっても引き続き同一内容の番組を視聴可能である。
特開平5−347736
しかしながら、特許文献1のような構成では、2つの受信装置を使用するため、装置全体の寸法が大きくなり、移動体への搭載には不向きなものとなる。また、装置全体の製造コストも上昇する。
特に、移動体においては、弱電界時であってもデジタル放送を受信できるように、放送電波を全方位から受信して合成する合成ダイバーシティ方式が採用されている場合が多い。合成ダイバーシティ方式は、複数のデジタル放送用受信装置を使用するものであるため、特許文献1のような構成の装置に合成ダイバーシティを用いる場合、少なくとも3つの受信装置が必要となり、受信装置全体の寸法は更に大きくなる。
そこで上記事情に鑑み、小寸法且つ低コストな放送受信装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、請求項1に記載の放送受信装置は、デジタル放送受信用の第1のアンテナと、アナログ放送受信用の第2のアンテナと、第1または第2のアンテナが受信した信号を同調する同調回路と、第1及び第2のアンテナのいずれか一方が受信した信号のみを選択的に同調回路に入力させる切り換えスイッチと、を有する(請求項1)。
従って、本発明によれば、アナログ放送受信時とデジタル放送受信時とで同一の同調回路を使用するので、小寸法且つ低コストな放送受信装置が実現される。
また、放送受信装置が、第1及び第2のアンテナが受信した信号の受信レベルに基づいて前記第1及び第2のアンテナが受信した信号のいずれを前記同調回路に入力させるのかを選択する、切り換え制御手段を有してもよい(請求項2)。さらに、第1のアンテナが受信するデジタル放送番組は、第2のアンテナが受信するアナログ放送番組と同一の内容である。
このような構成とすると、第1のアンテナが受信しているデジタル放送番組が受信不可状態となると、自動的に同一番組を放映するアナログ放送番組に切り換わる。従って、視聴者は、デジタル放送番組が受信不可となっても、特にチャンネル切り換え操作等を行うことになく、引き続き番組を視聴できる。
図1は本発明の実施形態のテレビジョン放送受信装置の概略構成を表す図である。
本実施形態においては、デジタルテレビジョン放送時は、大量のデジタルデータを効率よく搬送可能な、OFDM(直交周波数分割)方式を採用している。
OFDM方式は、送信側でデジタル信号をシリアル−パラレル変換して複数の並列シンボルとし、さらにこれを逆フーリエ変換して複数個の異なる周波数の直交サブキャリアを得、これをD/A変換したOFDM信号を送信するものである。受信機側では受信したOFDM信号をA/D変換した後、フーリエ変換によって並列シンボルを得、さらにこれをパラレル−シリアル変換して復号化されたデジタル信号を得るものである。OFDM方式に置いてはサブキャリア同士が直交しているため、サブキャリア同士の周波数帯が一部重なり合ってもよいので、限られた周波数帯で大量のデータを送信できる。
一方、このOFDM方式やアナログ放送を含む通信においては、信号減衰を防ぐために指向性の異なる複数のアンテナを用いて信号品質を向上させる、所謂ダイバーシティシステムが採用されていることが多い。ダイバーシティシステムは、切り換えダイバーシティシステムと合成ダイバーシティシステムとに大別される。
合成ダイバーシティシステムとは、複数のアンテナから受信した信号を合成することにより、信号のレベルを上昇させるものである。ただし、複数のアンテナから受信した信号の到達時刻のそれぞれは、その信号受信経路に応じて異なる。即ち、ビルなどに反射した信号は、送信機よりダイレクトに受信した信号よりも若干遅れて到達する。(以後、先に到達した信号を希望波、遅れて到達した信号を遅延波と称する。)
OFDM方式においては、希望波に遅延波が合成されると、1つ前のシンボルが重なってしまい,各シンボルのデータを復調する際に特性が劣化してしまう。このような劣化を防ぐため、例えば特許文献1の構成のように、信号送信時に各サブキャリアにガードインターバルと呼ばれる信号余裕期間を追加している。ガードインターバルとは、シンボルの波形の一部を巡回的に付加したものであり、遅延波の遅延時間がガードインターバルの時間以内であれば、自分自身のシンボルの重なりによる影響は避けられないものの、1つ前の別のシンボルの重なりを避けて復調することができる。すなわち、ガードインターバルを追加することにより、遅延波による劣化をある程度防止し、かつダイバーシティシステムを用いないときよりも信号品質の高い信号を得ることができる。
本実施形態の受信装置100は、デジタル放送受信時は、マスターアンテナ10aが受信したマスター信号と、スレーブアンテナ10bが受信したスレーブ信号とを合成する、合成ダイバーシティシステムを採用したものである。なお、アンテナ10aと10bは、指向性の異なるアンテナである。
また、受信装置100は、アナログ放送受信時は、アナログアンテナ11a〜11dが受信したアナログ放送信号の内、最も強度の強い信号をチューナ部に送るよう構成されている、切り換えダイバーシティシステムを採用したものである。なお、アナログアンテナ11a〜11dは、夫々指向性の異なるアンテナである。
最初に、デジタル放送受信手順に付き説明する。
マスターアンテナ10aによって受信された信号はチューナ部20aに送られる。チューナ部20aでは、UHF同調回路21aによって所望の周波数バンドの信号(OFDM信号)が取り出され、次いでPLL70aと1stミキサ22aによってOFDM信号の位相同調が行われる。次いで、帯域フィルタ23aによる帯域フィルタリング、2ndミキサ24aによるダウンコンバート等が順次行われ、マスターOFDM部30aが処理しやすいアナログ信号を生成する。生成されたアナログ信号は、マスターOFDM部30aに送られる。
マスターOFDM部30aは、チューナ部20aから送られたアナログ信号に対して、A/D変換、シリアル−パラレル変換、高速フーリエ変換を順次実施し、複数のシンボルを得る。
一方、スレーブアンテナ10bによって受信された信号はチューナ部20bに送られる。チューナ部20bでは、UHF/VHF同調回路21bによって所望の周波数バンドの信号(OFDM信号)が取り出され、次いでPLL70bと1stミキサ22bによってOFDM信号の位相同調が行われる。次いで、帯域フィルタ23bによる帯域フィルタリング、2ndミキサ24bによるダウンコンバート等が順次行われ、スレーブOFDM部30bが処理しやすいアナログ信号を生成する。生成されたアナログ信号は、スレーブOFDM部30bに送られる。
スレーブOFDM部30bは、チューナ部20bから送られたアナログ信号に対して、A/D変換、シリアル−パラレル変換、高速フーリエ変換を順次実施し、複数のシンボルを得る。次いで、この複数のシンボルはマスターOFDM部30aに送られる。
マスターOFDM部30aは、マスターOFDM部30a自身が復号した複数のシンボルと、スレーブOFDM部30bから送られた複数のシンボルを合成し、劣化の少ないシンボルを得る。次いで、この複数のシンボルをシングルキャリアのデータに戻す。以上の手順を経て、シングルキャリアのデータである映像情報が復号される。この映像情報はMPEG形式のデータストリームである。次いで、復号された映像情報はMPEG部50に送られる。
MPEG部50は、映像情報をアナログビデオ信号等のビデオ信号及びオーディオ信号に変換し、映像切り換えスイッチ60に送る。
続いて、アナログ放送受信手順に付き説明する。
アナログアンテナ11a〜11dが受信した信号は、アナログ信号切り換えスイッチ83に送られる。アナログ信号切り換えスイッチ83は、アナログアンテナ11a〜11dのいずれか1つが受信した信号のみをチューナ部20bに送るものである。なお、アナログアンテナ11a〜11dのいずれからの信号をチューナ部20bに送るかは、ATVダイバー制御部82によって選択される。ATVダイバー制御部82は、ATV復調部81(後述)の出力レベルが所定の基準値を下回った場合にチューナ部20bと接続されるアンテナを切り換える。
また、アナログ信号切り換えスイッチ83、スレーブアンテナ10b、チューナ部20bの間には3方切り換えスイッチ84が配設されている。3方切り換えスイッチ84は、アナログ信号切り換えスイッチ83から出力されるアナログ放送信号と、スレーブアンテナ10bから出力されるデジタル放送信号のいずれか一方を選択的にチューナ部20bに送るものである。なお、アナログ放送信号とデジタル信号のいずれをチューナ部20bに送るかは、図示しないマイコンによって選択される。
チューナ部20bでは、UHF/VHF同調回路21bによって所望の周波数バンドの信号が取り出され、次いでPLL70bと1stミキサ22bによって位相同調が行われる。1stミキサ22bの出力は、ATV用映像フィルタ25とATV用音声フィルタ26に送られる。ATV用映像フィルタ25とATV用音声フィルタ26は、それぞれ映像信号と音声信号のフィルタリングを行い、ATV復調部81に送る。
ATV復調部81は、ATV用映像フィルタ25とATV用音声フィルタ26をそれぞれダウンコンバートし、アナログビデオ信号等のビデオ信号及びオーディオ信号を生成する。この生成された信号は、映像切り換えスイッチ60に送られる。
映像切り換えスイッチ60には図示しないモニタおよびスピーカが接続されている。映像切り換えスイッチは、ATV部81から送られるビデオ信号及びオーディオ信号、MPEG部50から送られるビデオ信号及びオーディオ信号のいずれか一方を、モニタおよびスピーカに出力し、受信装置100のユーザは、音声付き動画像を視聴できる。なお、ATV部81及びMPEG部50のいずれからのビデオ信号及びオーディオ信号をモニタおよびスピーカに出力するかは、図示しないマイコンによって選択される。
本実施形態においては、図示しないマイコンによって、アナログアンテナ11a〜11dが受信したアナログテレビジョン放送とマスター/スレーブアンテナ11a,11bが受信したデジタルテレビジョン放送のうち、受信状態の良いものが選択的に視聴されるようになっている。マイコンによる放送切り換えの手順を以下に説明する。図2は、マイコンによって実行される放送切換ルーチンのフローチャートである。なお、このルーチンは受信装置100の起動と同時に実行される。本ルーチンが開始すると、最初にステップS101が実行される。なお、受信装置100の起動時は、スレーブアンテナ10bによって受信された信号がチューナ部20bに送られるようになっている。
ステップS101では、マスター側OFDM部30aによって合成されたシンボルのBER(ビットエラーレート)の算出が行われる。ここで、BERが一定基準(例えば10-2)を上回っている場合は、信号の劣化が大きいものと判断される。BERが一定基準を上回っている状態が一定時間(例えば3秒)続くと、ステップS102に進む。BERが一定基準を下回るか、BERが一定基準を上回っている状態が続いているのが一定時間未満であれば、引き続きステップS101が実行される。すなわち、ステップS101においては、BERが一定基準を上回っている状態が一定時間続くまで待機するステップである。
ステップS102では、チューナ部20bがアナログテレビジョン放送の信号を処理できるように、各種設定が行われる。具体的には、PLL70bに入力される分周比、及び同調回路21bの周波数バンドが変更される。また、アナログ信号切り換えスイッチ83の出力がチューナ部20bに入力されるように、3方切り換えスイッチ84を切り換える。この時点より、ATV復調部81は、映像切り換えスイッチ60にビデオ信号及びオーディオ信号を送り始める。なお、この時点以降は、マスター側OFDM部は、マスターアンテナ10aからチューナ部10aを経由して得られた信号のみを処理する。次いで、ステップS103に進む。
ステップS103では、アナログテレビジョン放送のチャンネルを、ステップS102以前に受信していたデジタルテレビジョン放送と同一系列のものに選局する。なお、この選局は、同一系列のデジタルテレビジョン放送とアナログテレビジョン放送が記憶されたテーブルをマイコンが参照することによって実施される。次いで、ステップS104に進む。
ステップS104では、マイコンはチューナ部20bのAGC(オートゲインコントロール)出力を取得し、これのAGCレベルのチェックを行う。AGCレベルは、受信した信号の電界強度を示す指標であり、AGCレベルが高くなるほど電解強度は大きくなる。即ち、チューナ部20bのAGCレベルが小さいということは、アナログアンテナの受信した電波が弱く、従って雑音成分を多く含んでいることを意味する。ステップS104において、AGCレベルが所定の基準値を上回っているのであれば(S104:YES)、ステップS105に進む。
ステップS105では、マイコンは映像切り換えスイッチ60を制御し、ATV復調部81の出力をモニタ及びスピーカに出力する。次いで、ステップS106に進む。
ステップS106では、マスター側OFDM部30aによって生成されたシンボルのBERの算出が行われる。BERが一定基準を下回っている状態が一定時間(例えば3秒)続くと、ステップS107に進む。BERが一定基準を上回るか、BERが一定基準を下回っている状態が続いているのが一定時間未満であれば、引き続きステップS106が実行される。すなわち、ステップS106においては、BERが一定基準を下回っている状態が一定時間続くまで待機するステップである。
ステップS107では、チューナ部20bがデジタルテレビジョン放送の信号を処理できるように、各種設定が行われる。具体的には、PLL70bに入力される分周比、及び同調回路21bの周波数バンドが変更される。また、スレーブアンテナ10bの出力がチューナ部20bに入力されるように、3方切り換えスイッチ84を切り換える。この時点より、スレーブ側OFDM部30bが、映像切り換えスイッチ60にビデオ信号及びオーディオ信号を送り始める。なお、この時点以降は、マスター側OFDM部30aは合成ダイバーシティを行う。次いで、ステップS108に進む。
ステップS108では、マイコンは映像切り換えスイッチ60を制御し、MPEG部50の出力をモニタ及びスピーカに出力する。次いで、ステップS101に戻る。
一方、ステップS104において、ステップS104において、AGCレベルが所定の基準値を下回っているのであれば(S104:NO)、ステップS111に進む。ステップS111では、受信可能なアナログテレビジョン放送の放送局をサーチする。サーチ結果はモニタに表示される。次いで、ステップS112に進む。
ステップS112では、受信装置100のユーザは、受信装置100を操作して、ステップS111のサーチ結果の中から所望の放送局を選択するか、引き続きデジタルテレビジョン放送を視聴する (すなわち、デジタルテレビジョン放送信号の強度が回復するまで待機する) ことを選択する。ユーザが他のアナログテレビジョン放送局を視聴することを選択した場合(S112:YES)はステップS113に進む。
ステップS113では、マイコンは、チャンネルをステップS112で選択された放送局に選局し、次いで映像切り換えスイッチ60を制御し、ATV復調部81の出力をモニタ及びスピーカに出力する。次いで、ステップS114に進む。
ステップS114では、デジタルテレビジョン放送のチャンネルを、ステップS113で受信していたデジタルテレビジョン放送と同一系列のものに選局する。こうすることによって、デジタルテレビジョン放送信号の強度が回復したときは、それまで視聴していたアナログテレビジョン放送の番組と同一の番組を放映しているデジタルテレビジョン放送局に切り換るようになる。次いで、ステップS106に進む。
一方、ステップS112において、ユーザが引き続きデジタルテレビジョン放送を視聴することを選択した場合(S112:NO)は、ステップS121に進む。ステップS121では、チューナ部20bがデジタルテレビジョン放送の信号を処理できるように、各種設定が行われる。具体的には、PLL70bに入力される分周比、及び同調回路21bの周波数バンドが変更される。また、スレーブアンテナ10bの出力がチューナ部20bに入力されるように、3方切り換えスイッチ84を切り換える。この時点より、スレーブ側OFDM部30bが、映像切り換えスイッチ60にビデオ信号及びオーディオ信号を送り始める。なお、この時点以降は、マスター側OFDM部30aは合成ダイバーシティを行う。次いで、ステップS101に戻る。
以上のルーチンが実行されることによって、デジタルテレビジョン放送視聴時にデジタルテレビジョン放送信号の強度が低下すると、自動的に同一の番組を放送しているアナログテレビジョン放送局にチャンネルが切り換る。次いで、デジタルテレビジョン放送信号の強度が回復すると、自動的にデジタルテレビジョン放送局にチャンネルが切り換る。
本発明の実施形態のテレビジョン放送受信装置の概略構成を表す図である。 本発明の実施形態による、アンテナ切換ルーチンのフローチャートである。
符号の説明
10a マスターアンテナ
11a、11b アナログアンテナ
11c、11d アナログアンテナ
10b スレーブアンテナ
20a マスター側チューナ部
21a、21b 同調回路
22a、22b 1stミキサ
23a、23b 帯域フィルタ
24a、24b 2ndミキサ
25 ATV用映像フィルタ
26 ATV用音声フィルタ
20b スレーブ側チューナ部
30a マスターOFDM部
30b スレーブOFDM部
40 マイコン
50 MPEG部
60 映像切り換えスイッチ
70a、70b PLL
81 ATV部
82 ATVダイバー制御部
83 アナログ信号切り換えスイッチ
84 3方切り換えスイッチ
100 デジタルテレビジョン放送受信装置

Claims (8)

  1. 移動体に搭載される地上波デジタルテレビジョン受信装置であって、
    アンテナ、チューナ及びデジタル復調部を少なくとも2系統有し、合成ダイバーシティによってデジタルテレビジョン放送の映像・音声出力を行なうと共に、前記デジタルテレビジョン放送復調部の複数の系統のうちの一つの系統は、該一つの系統のチューナがアナログテレビジョン放送用としても用いられる共用チューナとして構成されるデジタルテレビジョン放送復調部と、
    地上波アナログテレビジョン放送の復調を行い映像・音声出力を行なうアナログテレビジョン放送復調部と、
    前記共用チューナに入力すべき信号をアナログテレビジョン放送信号とデジタルテレビジョン放送信号の間で切り替えるとともに、前記共用チューナ部にアナログテレビジョン放送信号が入力される場合には前記アナログテレビジョン放送復調部によりアナログテレビジョン放送の復調を行い、前記共用チューナ部にデジタルテレビジョン放送信号が入力される場合には前記デジタルテレビジョン放送復調部によりデジタルテレビジョン放送の復調を行うよう制御する切り換え制御手段と、
    を有し、
    アナログテレビジョン放送信号が前記共用チューナに入力されている間に前記デジタルテレビジョン放送の信号品質が所定のレベルを上回ったときに、前記切り換え制御手段は前記デジタルテレビジョン放送復調部によりデジタルテレビジョン放送の復調が行われるよう制御することを特徴とする地上波デジタルテレビジョン受信装置。
  2. アナログテレビジョン放送用の受信アンテナを更に備え、
    前記切り換え制御手段は、前記デジタルテレビジョン放送を復調する場合には前記一つの系統におけるアンテナを前記共用チューナに接続する一方、前記アナログ放送を復調する場合には前記アナログテレビジョン用の受信アンテナを前記共用チューナに接続するよう制御すること、
    を特徴とする請求項に記載の地上波デジタルテレビジョン受信装置。
  3. 前記デジタルテレビジョン放送の受信レベルは、前記デジタルテレビジョン放送復調部における前記共用チューナを有する一つの系統以外のいずれかの系統において検出されること、
    を特徴とする請求項または請求項に記載の地上波デジタルテレビジョン受信装置。
  4. 前記切り換え制御手段は、前記受信レベルが所定の復調限界を一定時間上回った場合に、前記デジタルテレビジョン放送の信号品質が所定のレベルを上回ったと判断することを特徴とする請求項から請求項のいずれかに記載の地上波デジタルテレビジョン受信装置。
  5. 前記切り換え制御手段は、前記受信レベルが所定の復調限界を一定時間下回った場合に、前記デジタルテレビジョン放送からアナログテレビジョン放送の受信への切り換えを行なうことを特徴とする請求項から請求項のいずれかに記載の地上波デジタルテレビジョン受信装置。
  6. 前記切り換え制御手段は、前記アナログテレビジョン放送の受信を行う場合には、直前のデジタルテレビジョン受信において受信されていた系列局と同じ系列局のアナログテレビジョン放送を受信するよう制御すること、を特徴とする請求項から請求項のいずれかに記載の地上波デジタルテレビジョン受信装置。
  7. 前記切り換え制御手段は、前記アナログテレビジョン放送の受信を行う場合には、直前のデジタルテレビジョン受信において受信されていた系列局と同じ系列局のアナログテレビジョン放送を受信するよう制御を行なうと共に、前記同じ系列局のアナログテレビジョン放送が無いと判断される場合には、さらに、前記系列局以外の受信可能な放送局のアナログテレビジョン放送をサーチして受信可能な放送を受信すること、を特徴とする請求項から請求項のいずれかに記載の地上波デジタルテレビジョン受信装置。
  8. 前記デジタル復調部は、OFDM復調を行うOFDM復調部として構成されること、を特徴とする請求項から請求項のいずれかに記載の地上波デジタルテレビジョン受信装置。
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