JPH09205386A - スペクトル拡散通信装置 - Google Patents

スペクトル拡散通信装置

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JPH09205386A
JPH09205386A JP8013198A JP1319896A JPH09205386A JP H09205386 A JPH09205386 A JP H09205386A JP 8013198 A JP8013198 A JP 8013198A JP 1319896 A JP1319896 A JP 1319896A JP H09205386 A JPH09205386 A JP H09205386A
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signal
spread
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spread spectrum
channel
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JP8013198A
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Hideki Matsumoto
秀樹 松本
Hiroyoshi Hirasawa
裕愛 平沢
Tsuyoshi Nemoto
強 根本
Pateru Suriyakanto
パテル スリヤカント
Kazuhiro Tanimoto
一浩 谷本
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SWCC Corp
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Showa Electric Wire and Cable Co
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Abstract

(57)【要約】 【課題】小電力通信システムにおける無線局の無線設備
に規定された伝送速度を変更せずに複数のチヤネルを確
保する。 【解決手段】送信側(EQ1)で信号f1を搬送波f0
一次変調し、一次変調された信号f2をスペクトル拡散
変調し、選択されたチャンネルに応じた異なる中心周波
数fR、fS、fTの複数の搬送波のなかの1つの搬送波
に乗せて搬送し、受信側(EQ2)で送信された搬送波
のチャンネルに応じた信号を逆拡散復調するスペクトル
拡散通信装置であって、受信側の逆拡散部15に送信側
の各チャンネルに対応してそれぞれ異なる中心周波数の
複数のマッチドフィルタ15a、15b、15cを並列
接続することにより逆拡散復調するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はスペクトル拡散通信
装置に係わり、特に複数のマッチドフィルタを用いて小
電力通信システムにおける無線局の無線設備に規定され
た伝送速度を変更せずに複数のチャンネルが確保できる
スペクトル拡散通信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、スペクトル拡散通信装置は、
図3に示すように、無線送信機EQ11と無線受信機EQ
12を有している。無線送信機EQ11は送信側ベースバン
ド信号回路51、搬送波発振器53が接続された一次変
調回路52、PN(Pseudorandom Noise)コード発生器
54、拡散変調回路55で構成されている。送信側ベー
スバンド信号回路51は一次変調回路52を介してPN
コード発生器54が接続された拡散変調回路55と接続
され、拡散変調回路55はアンテナ55aと接続されて
いる。
【0003】無線受信機EQ12は、逆拡散回路56、P
Nコード発生器57、復調回路58、受信側ベースバン
ド信号回路59で構成され、アンテナ56aが接続され
た逆拡散回路56にはPNコード発生器57が接続され
ている。逆拡散回路56は復調回路58を介して受信側
ベースバンド信号回路59と接続されている。無線送信
機EQ11の送信側ベースバンド信号回路51は、ベース
バンド信号列f20を出力する。
【0004】一次変調回路52において、ベースバンド
信号列f20によって搬送波発振器53で発振された搬送
波を変調すると、一次変調回路52の出力側に、ASK
(Amplitude Shift Keying)、FSK(Frequensy Shift
Keying)、PSK(Phase Frequensy Shift Keying)等の
図4に示す一次変調信号f21が出力される。
【0005】一次変調信号f21とPNコード発生器54
が発生するPNコードを拡散変調回路55において乗算
するとアンテナ55aから図5に示す拡散信号f22が送
信される。拡散信号f22は図6に示す拡散信号f23とし
て無線受信機EQ12のアンテナ56aから逆拡散回路5
6に受信される。
【0006】拡散信号f23とPNコード発生器57が発
生するPNコードを逆拡散回路56で乗算すると、逆拡
散回路56の出力側には図7に示す復調信号f24が出力
され、復調回路58で復調されベースバンド信号f25
して受信側ベースバンド信号回路59で通常のベースバ
ンドとして受信できる。図4に示す一次変調信号f21
電力密度PS、一次変調域MD1、占有変調帯域幅W1
図5に示す拡散信号f22の拡散帯域MD2の占有拡散帯
域幅W2との間にはベースバンド信号の速度とPN符号
の速度で定まる一定の比率が存在し、この比率をどのよ
うに設定するかにより雑音対信号特性が定まる。
【0007】例えば、図6に示す拡散信号f23に干渉域
NZ1が発生すると、図7に示す復調信号f24では干渉
域NZ2となるが、干渉域NZ2の成分は減少され白色雑
音等による干渉域NZ0と共に、殆ど一次変調域MD1
影響を与えない。このようなスペクトル拡散通信方式に
は直接拡散(Direct Sequence)通信方式、周波数ホッピ
ング(Frequency Hopping)通信方式、両者併用通信方式
等があるが、代表的な直接拡散通信方式では変調を一次
変調と2次変調(拡散変調)の2段階に分けて行なう。
【0008】一次変調は一次変調回路52で狭帯域デジ
タル変調を行ない、2次変調では一次変調された信号を
PN系列と呼ばれる符号をPNコード発生器54で発生
し拡散変調回路55で乗算する。受信側の無線受信機E
12では受信した信号を送信側で使用したものと同じP
N符号をPNコード発生器57で発生し、逆拡散回路5
6で再度乗算する。
【0009】再度乗算した拡散信号を復調回路58で復
調すると一次変調のスペクトルにもどり受信側ベースバ
ンド信号回路59で通常のベースバンドとして受信でき
る。この直接拡散通信方式における拡散率と無線周波数
帯について、PN符号系列は一次変調された±1のデジ
タル信号が高速でスイッチングされた信号であり、1ビ
ットのパルス幅をT秒とすれば図8に示すようPN符号
系列の速度は1/Tとなり、メインローブは2/Tと
なる。
【0010】このメインローブの両側にサイドローブ
が発生する。つまりこのスペクトルの塊が連続するとSi
n(x)/xの形状を呈する(ここに、xはPN符号系
列の速度を示す)。2次変調ではPSK等のデジタル変
調信号にPN符号を乗算した形になり、拡散変調後の帯
域幅は、一次変調の帯域幅とPN符号の帯域幅との和に
なる。
【0011】通常は拡散変調の倍率が大きいので実質的
にPN符号の帯域幅が拡散信号の帯域幅となる。拡散率
とはベースバンド信号の速度をPN符号の速度で割算し
たもので、例えば100Kbpsのベースバンド信号を
100倍に拡散するということは、10MbpsのPN
符号で拡散変調することであり、このときの帯域幅は約
20MHzとなる。
【0012】このようにスペクトル拡散通信方式では拡
散率が同じなら無線周波数の帯域幅がベースバンド信号
の速度を決定することになる。なお、PN符号の伝送速
度を通常チップレートという。日本における無線LAN
(Local Area Network)によるデータ通信は小電力デー
タ通信システムの無線局の無線設備(RCA STDー
33 1992年5月)に規定されている。
【0013】この規定によれば、使用する周波数帯は2
471MHz以上、2497MHz以下、空中線電力は
1MHz当り10mW以下、変調方式はスペクトル拡散
変調方式、必要周波数帯域は26MHz以下、拡散率は
10以上となっている。ちなみにアメリカにおける無線
LANでは、使用する周波数帯は2400MHz以上、
2483.5MHz以下、空中線電力は最大ピーク電力
で1W以下、変調方式はスペクトル拡散変調方式、必要
周波数帯域は83.5MHz以下、拡散率は10以上と
なっている。
【0014】日本とアメリカの規格の主な相違は、アメ
リカの周波数帯域が日本の周波数帯域の約3倍であると
いう点である。従ってアメリカの規格では日本と同じ無
線方式を使用する場合、3チャンネルの伝送路が確保で
きる。日本の規格による周波数帯域がアメリカの3分の
1になると、日本における伝送速度もしくは使用可能な
通話チャンネルがアメリカに比べて3分の1に制限され
ることになる。このため、日本の規格では1チャンネル
の伝送路しか確保できない。
【0015】日本における有線LANの通信速度は10
Mbps程度のものが主流でCSMA/CD(イーサネ
ット(Ethernet))として国際標準化が進められてい
る。この有線LANと同等な通信速度をカバーするには
10Mbps以上の伝送速度が必要であるが、無線LA
Nの場合、多値変調は回路が複雑になることやフェージ
ングの影響を受けるなどの理由で一次変調に多値変調を
使用しないとすると、無線LANの規格より引出せる通
信速度は2Mbpsが限界であると考えられている。
【0016】なぜならば、無線LANの周波数帯域を2
6MHz、拡散率を10とすると、最大伝送速度は26
MHzの10分の2となり、1.3MHz(2.6Mbp
s相当)となり2Mbpsが限界となるからである。つ
まり、伝送速度と周波数帯域は相互にトレードオフの関
係にあり、日本の無線LANでは2Mbpsの速度を維
持した儘、3チャンネルの伝送路を確保できない。
【0017】このようなスペクトル拡散通信方式を使用
した例として特開平2ー272928号公報にはマルチ
チャンネル型スペクトラム拡散通信装置が開示されてい
る。このマルチチャンネル型スペクトラム拡散通信装置
は、送信機および受信機から成り、送信機は、入力信号
をパルス位置変調するPPM変調手段と、PPM変調手
段で変調された信号を周波数偏移変調するFSK変調手
段と、FSK変調手段による変調の搬送周波数を切換え
るためのチャンネル切換手段と、FSK変調手段により
変調された信号をスペクトラム拡散するSS変調手段と
を有し、受信機は、送信機から受信された信号が入力さ
れる周波数変換手段と、周波数変換手段に送信機の搬送
周波数に対応して切換えられた周波数の局発信号を供給
可能な局部発振手段と、マッチドフィルタを用い周波数
変換手段により周波数変換された信号を相関検波する逆
拡散する手段と、相関検波された信号をFSK復調する
段FSK復調手段と、FSK復調手段の出力をPPM復
調するPPM復調手段とを有する。このマルチチャンネ
ル型スペクトラム拡散通信装置では、発信側で一次変調
する際、各チャンネルに対応した搬送周波数をそれぞれ
出力できるようチャンネル切換器で複数の発振器を切換
え、この搬送周波数による信号をPN符号で拡散変調す
る。受信側では拡散変調した信号を発信側と同等な搬送
周波数をそれぞれのチャンネルのローカル信号として使
用し一定の中間周波数を得るようになっている。なお、
ここではベースバンド信号を音声とし、音声をV/Fコ
ンバータで周波数に変換している。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】このように、小電力デ
ータ通信システムの無線局の無線設備に規定された日本
における無線LANによるデータ通信は、小電力データ
通信システムにおける無線局の無線設備に規定された伝
送速度を2Mbps以上にした儘、複数のチャンネルが
確保できないという難点がある。
【0019】本発明は上述した難点に鑑みなされたもの
で、小電力通信システムにおける無線局の無線設備に規
定された伝送速度を変更せずに複数のチャンネルが確保
できるスペクトル拡散通信装置を提供しようとするもの
である。
【0020】
【課題を解決するための手段】本発明のスペクトル拡散
通信装置は、送信側で信号を搬送波で一次変調し、変調
された信号をスペクトル拡散変調し、選択されたチャン
ネルに応じた異なる中心周波数の複数の搬送波のなかの
1つの搬送波に乗せて搬送し、受信側で送信された搬送
波のチャンネルに応じた信号を逆拡散復調するスペクト
ル拡散通信装置であって、受信側の逆拡散部に送信側の
各チャンネルに対応してそれぞれ異なる中心周波数の複
数のマッチドフィルタを並列接続することにより逆拡散
復調するものである。
【0021】複数のマッチドフィルタは、下記式で表わ
されるそれぞれ異なる中心周波数fを有する。
【0022】
【数2】
【0023】(ただし、f0は搬送波の周波数、Vbは
信号の伝送速度、n=0、1、2…の正の整数である)
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるスペクトル拡
散通信装置をデータ通信について適用した好ましい実施
の形態例について図面に沿って詳述する。本発明による
スペクトル拡散通信装置は、図1に示すように、送信機
EQ1と受信機EQ2とを備えている。
【0025】送信機EQ1は、発信側ベースバンド信号
回路1、発信側ベースバンド信号回路から出力されるベ
ースバンド信号f1を搬送波発振器3で発振された搬送
波f0で一次変調する一次変調回路2、一次変調回路で
変調された一次変調信号f2をPNコード発生器5で発
生されたPNコードfPでスペクトル拡散変調する拡散
変調回路4及び拡散変調回路で拡散変調された拡散信号
3を送信側チャンネルセレクタ8で選択された周波数
シンセサイザ7からの1チャンネル、2チャンネル、3
チャンネルのそれぞれの中心周波数fR、fS、fTと混
合し1チャンネル信号f4、2チャンネル信号f5、3チ
ャンネル信号f6として各チャンネル信号f4〜f6のう
ちの1つのチャンネル信号を送信するチャンネル信号の
中心周波数に応じた搬送波に乗せる混合器6を有する。
【0026】受信機EQ2は、受信した搬送波をローカ
ル信号発振器13で発振されたローカル信号fZと混合
する混合器12、混合器からの出力を中間周波信号
7、f8、f9としてそれぞれチャンネル選択する着信
側チャンネルセレクタ14、混合器からの中間周波信号
7、f8、f9としてチャンネル選択された出力を逆拡
散復調する逆拡散部15、逆拡散された検出信号f10
復調する復調回路16及び復調回路で復調されたベース
バンド信号f11を入力される着信側ベースバンド信号回
路17を有する。
【0027】受信機EQ2において、その受信側の逆拡
散部15は送信側の各チャンネルに対応してそれぞれ異
なる中心周波数fの複数のマッチドフィルタ15a、1
5b、15cが並列接続されており、これによって受信
信号を逆拡散復調するようになっている。複数のマッチ
ドフィルタは、下記式で表わされるそれぞれ異なる中心
周波数fを有する。
【0028】
【数3】
【0029】ただし、f0は搬送波の周波数、Vbは信
号の伝送速度、n=0、1、2…の正の整数である。発
信側ベースバンド信号回路1は一次変調回路2を介して
拡散変調回路4と接続され、拡散変調回路4は混合器6
を経由したアンテナ9と接続されている。一次変調回路
2の搬送波側は200MHzの搬送波f0を発振する搬
送波発振器3と接続されベースバンド信号f1は一次変
調され狭帯域のASK、FSK、PSK等の一次変調信
号f2として拡散変調回路4へ送出される。
【0030】拡散変調回路4は、5MHzで10Mbp
sのチップレートのPNコードfPを出力するPNコー
ド発生器5が接続されている。拡散変調回路4は混合器
6を経由してアンテナ9と接続され、混合器6のローカ
ル信号側は周波数シンセサイザ7と接続され、周波数シ
ンセサイザ7は送信側チャンネルセレクタ8と接続され
ている。
【0031】拡散信号f3により混合器6が、選択され
た何れか1つの中心周波数fR、fS、fTのローカル信
号をアップコンバートすると、アンテナ9から2483
MHzの1チャンネル信号f4、2484MHzの2チ
ャンネル信号f5、2485MHzの3チャンネル信号
6の何れか1つの搬送波がアンテナ9から受信機EQ2
のアンテナ11へ送信される。
【0032】受信機EQ2のアンテナ11は混合器1
2、着信側チャンネルセレクタ14を介してマッチドフ
ィルタ15a、15b、15cと接続されている。更
に、マッチドフィルタ15a、15b、15cの出力側
は復調回路16を経由して着信側ベースバンド信号回路
17と接続されている。混合器12は2284MHzの
ローカル信号fZを発振するローカル信号発振器13と
接続されている。混合器12はローカル信号発振器13
で発振されたローカル信号fZによりダウンコンバータ
として動作し、2483MHzの1チャンネル信号
4、2484MHzの2チャンネル信号f5、2485
MHzの3チャンネル信号f6をダウンコンバートする
機能をもっており、ダウンコンバートした信号を着信側
チャンネルセレクタ14で選択して並列接続された19
9MHz中間周波信号f7、200MHz中間周波信号
8、201MHz中間周波信号f9のマッチドフィルタ
15a、15b、15cへ送出する。
【0033】マッチドフィルタ15a、15b、15c
は、拡散コードに応じた電極構成をもち、拡散変調した
拡散コードとマッチドフィルタに形成された拡散コード
が一致した場合に相関出力を出す機能をもっている。各
マッチドフィルタ15a、15b、15cは、それぞれ
中心周波信号f7=199MHz、中心周波信号f8=2
00MHz、中心周波信号f9=201MHzに対応す
るように電極ピッチが設計されている。これによって受
信された搬送波を入力した場合、送信チャンネルに対応
した信号の拡散コードが一致したときだけ相関出力を出
すことができる。このマッチドフィルタ15a、15
b、15cの電極構成は、例えば図2の電極K1、K2
信号をチップ長に相当する10波だけフィルタする
ようになっている。
【0034】即ち、200MHzにおいてPN符号の伝
送速度であるチップレートが10Mbps(5MHz)
であるから1チップ当り10波長、全体では100波長
となる。199MHzマッチドフィルタ15a、200
MHzマッチドフィルタ15b、201MHzマッチド
フィルタ15cのマッチドフィルタ帯域は2.2MH
z、コードレートは22Mcps、チップ長は11であ
る。
【0035】このように構成されたスペクトル拡散通信
装置において、例えば発信側ベースバンド信号回路1か
ら出力されたベースバンド信号f1を搬送波発振器3で
発振された200MHzの搬送波f0で変調すると、一
次変調され狭帯域のASK、FSK、PSK等の一次変
調信号f2が拡散変調回路4から拡散変調回路4へ送出
される。
【0036】拡散変調回路4へPNコード発生器5から
10MbpsのチップレートのPNコードfPを印加す
ると拡散変調回路4の出力側には拡散信号f3が送出さ
れる。例えば、送信側チャンネルセレクタ8で2チャン
ネルを選択すると周波数シンセサイザ7から出力される
中心周波数fSのローカル信号で拡散信号f3がアップコ
ンバートされる。
【0037】拡散信号f3が混合器6でアップコンバー
トされるとアンテナ9から2484MHzの2チャンネ
ル信号f5がアンテナ9から受信機EQ2のアンテナ11
へ送出される。受信機EQ2で2484MHzの2チャ
ンネル信号f5を受信すると、混合器12はローカル信
号発振器13から入力された2284MHzのローカル
信号fZで2284MHzの2チャンネル信号f5をダウ
ンコンバートし、マッチドフィルタ15a、15b、1
5cへ送出する。
【0038】200MHz中間周波信号f8を入力され
た199MHzマッチドフィルタ15a、200MHz
マッチドフィルタ15b、201MHzマッチドフィル
タ15cのうち200MHzマッチドフィルタ15bだ
けが検出信号f10を出力する。次に、検出信号f10は復
調回路16で復調されベースバンド信号f11として着信
側ベースバンド信号回路17へ送出される。
【0039】マッチドフィルタ15a、15b、15c
の機能は拡散信号が復調された場合の逆拡散に相当し、
マッチドフィルタ15a、15b、15cの表面周波数
を1MHzずらすことによりスペクトル拡散通信システ
ム間では確実にチャンネル分離が可能となった。なお、
叙上の実施例においてマッチドフィルタは3個使用した
例について述べたが、3個以外の複数個使用した場合に
も本発明のスペクトル拡散通信装置は適用できる。さら
に、叙上の使用周波数は実施例に示したものに限定され
ることはなく、他の周波数を使用することができる。ま
た、本発明のスペクトル拡散通信装置はデジタルデータ
伝送のみならず、音声伝送にも適用できる。
【0040】
【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように本発
明のスペクトル拡散通信装置によれば、小電力通信シス
テムにおける無線局の無線設備に規定された伝送速度を
変更せずに複数のチャンネルが確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるスペクトル拡散通信装置の一実施
例を示すブロック図。
【図2】本発明による使用するマッチドフィルタの一実
施例を示す構成図。
【図3】従来のスペクトル拡散通信装置のブロック図。
【図4】スペクトル拡散通信装置のスペクトラムを示す
波形図。
【図5】スペクトル拡散通信装置のスペクトラムを示す
波形図。
【図6】スペクトル拡散通信装置のスペクトラムを示す
波形図。
【図7】スペクトル拡散通信装置のスペクトラムを示す
波形図。
【図8】スペクトル拡散通信装置のスペクトラムを示す
波形図。
【符号の説明】
EQ1・・・・・・送信機 2・・・・・・一次変調回路 3・・・・・・搬送波発振器 4・・・・・・拡散変調回路 EQ2・・・・・・受信機 15・・・・・・逆拡散部 15a、15b、15c・・・・・・マッチドフィルタ f0・・・・・・搬送波(搬送波の周波数) f1・・・・・・ベースバンド信号 f2・・・・・・一次変調信号 f3・・・・・・拡散信号 fR、fS、fT・・・・・・中心周波数 f4、f5、f6・・・・・・チャンネル信号 f7、f8、f9・・・・・・中間周波信号 f・・・・・・中心周波数 Vb・・・・・・信号の伝送速度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 根本 強 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番1 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 スリヤカント パテル 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番1 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 谷本 一浩 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番1 号 昭和電線電纜株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】送信側で信号を搬送波で一次変調し、変調
    された信号をスペクトル拡散変調し、選択されたチャン
    ネルに応じた異なる中心周波数の複数の搬送波のなかの
    1つの搬送波に乗せて搬送し、受信側で送信された搬送
    波のチャンネルに応じた信号を逆拡散復調するスペクト
    ル拡散通信装置であって、受信側の逆拡散部に前記送信
    側の各チャンネルに対応してそれぞれ異なる中心周波数
    の複数のマッチドフィルタを並列接続することにより逆
    拡散復調することを特徴とするスペクトル拡散通信装
    置。
  2. 【請求項2】前記複数のマッチドフィルタは、下記式で
    表わされるそれぞれ異なる中心周波数fを有することを
    特徴とする請求項1記載のスペクトル拡散通信装置。 【数1】 (ただし、f0は搬送波の周波数、Vbは信号の伝送速
    度、n=0、1、2…の正の整数である)
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