JP2000101496A - 周波数ダイバーシチィ受信機及びシステム - Google Patents

周波数ダイバーシチィ受信機及びシステム

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JP2000101496A
JP2000101496A JP10269414A JP26941498A JP2000101496A JP 2000101496 A JP2000101496 A JP 2000101496A JP 10269414 A JP10269414 A JP 10269414A JP 26941498 A JP26941498 A JP 26941498A JP 2000101496 A JP2000101496 A JP 2000101496A
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Japan
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frequency diversity
signal
carrier
receiver
data
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JP10269414A
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English (en)
Inventor
Yasushi Sogabe
靖志 曽我部
Fumio Ishizu
文雄 石津
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 周波数ダイバーシチを行う通信システムの受
信機では、ダイバーシチを行うキャリアの数だけ復調部
を設ける必要があった。 【解決手段】 周波数ダイバーシチを行う通信システム
において,受信機がマルチキャリア変調された受信信号
を一つの復調器で離散フーリエ変換により復調する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、移動体通信シス
テムにおいて受信信号を復調する復調装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来の移動体通信においては、フェージ
ングの影響を低減するための方法として、ダイバーシチ
受信が用いられている。ダイバーシチ受信は、受信され
た互いに独立に変動する複数のフェージング波を、選択
または合成することで、フェージングによる特性劣化を
抑える方法である。図11は従来の周波数ダイバーシチ
方法を説明する図であり、例えば「移動通信の基礎」
(奥村、進士)、電子情報通信学会、に記載されている
方法を、2周波数ダイバーシチの例について模式的に表
したものである。また、図12は2周波数ダイバーシチ
を用いる場合の受信機として、2つのブランチを合成す
る場合の構成例を示す図である。
【0003】従来の周波数ダイバーシチ方法を図11、
図12を参照して説明する。図11において、101は
周波数ダイバーシチを用いて送信する基地局、102は
移動しながら基地局101と通信を行う移動局、103
は移動局102に搭載された受信機を表す。図12にお
いて、104は受信機103に接続されたアンテナ、1
05はキャリア周波数:f1に対応した復調部a、10
6はキャリア周波数:f2に対応した復調部b、107
は復調部a105と復調部b106から出力された信号
を合成する合成回路、108は合成回路107から出力
された信号を判定し、復調データを出力するデータ判定
回路であり、受信機103は復調部a105、復調部b
106、合成回路107、データ判定回路108で構成
される。
【0004】図11に示すように、移動局102は基地
局101から周波数ダイバーシチを用いて送信された信
号を、受信機103を用いて受信している。周波数ダイ
バーシチのキャリア周波数を各々f1、f2とする。受
信信号について考えると、受信機103においてはキャ
リア周波数の異なる2つの送信信号を受信することにな
る。2つの送信信号は各々フェージングの影響を受ける
ことになるが、2つの波はキャリア周波数が異なるた
め、各々独立したフェージング波となる。
【0005】次に、図12を用いて従来の受信機の動作
を説明する。アンテナ104は、基地局101から送信
された信号を受信する。復調部a105では、キャリア
周波数:f1で送信された信号を復調する。また、復調
部b106はキャリア周波数:f2で送信された信号を
復調する。合成回路107では、復調部a105と復調
部b106から出力される信号に対して、位相やレベル
を調整して合成することで復調信号を作成する。データ
判定回路108では合成回路107から出力された信号
を用いてデータ判定を行い、復調データを出力する。
【0006】図13に2周波数ダイバーシチを用いる場
合の受信機として、2つのブランチを選択する場合の構
成例を示す図である。図13において、109は復調部
a105の出力を用いて復調し、判定値を出力するデー
タ判定回路a、110は復調部b106の出力を用いて
復調し、判定値を出力するデータ判定回路b、112は
データ判定回路a109、データ判定回路b110各々
から出力される判定値を比較し、回線状態が良い(誤り
率が低い)方を復調データとして選択するセレクタ、1
11はセレクタ112に対して選択信号を出力する判定
回路、112は判定回路111から出力される判定信号
を用いて、データ判定回路a109、データ判定回路b
110から出力される判定値を選択して復調データとし
て出力するセレクタであり、103は、復調部a10
5、復調部b106、データ判定回路a109、データ
判定回路b110、判定回路111、セレクタ112か
ら構成される受信機である。アンテナ104、復調部a
105、復調部b106は図12に記載されたものと同
様である。
【0007】次に、図13を用いて従来の受信機の動作
を説明する。2つのブランチを合成する場合の例と同様
に、復調部a105では、キャリア周波数:f1で送信
された信号を復調し、復調部b106はキャリア周波
数:f2で送信された信号を復調する。データ判定回路
a109では復調部a105出力を用いてデータ判定を
行い、判定値を出力する。また、データ判定回路b11
0では復調部b106出力を用いてデータ判定を行い、
判定値を出力する。判定回路111では、これら2つの
判定値を比較し、回線状態が良い(誤り率が低い)方を
復調データとして選択するようにセレクタ112に対し
て選択信号を出力する。比較は、例えば、同期用の既知
パターンと2つの判定値各々を比較し、誤りの少ない方
を回線状態が良いと判定する。セレクタ112では、判
定回路111から出力される選択信号をもとに、2つの
判定値のうちの一方を復調データとして出力する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このように、周波数ダ
イバーシチを行うシステムの受信機では、ダイバーシチ
を行うキャリアの数だけ復調部を必要としていた。その
ため、回路規模が大きくなるという欠点があった。この
発明は上記のような欠点を解決するためになされたもの
で、周波数ダイバーシチを行うシステムにおいてマルチ
キャリア変調方式を用いることで、受信機の構成を簡単
にし、装置の小型化を図ることを目的とする。更に、マ
ルチキャリア変調方式を用いることで、復調に先立って
送受信機間で行われる同期処理を容易にすることを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】第1の発明に係わる周波
数ダイバーシチ通信システムは、送信機と受信機が、周
波数ダイバーシチを用いて通信を行う周波数ダイバーシ
チ通信システムにおいて、送信機は複数個のキャリア周
波数でデータを変調して送信し、受信機は前記複数個の
キャリア周波数で変調された信号を1つの復調部で離散
フーリエ変換により複数個のキャリア周波数を復調する
ようにマルチキャリア変調方式を適用するものである。
【0010】第2の発明に係わる周波数ダイバーシチ受
信機は、マルチキャリア変調方式で変調された信号を受
信する受信手段と、受信された変調信号を離散フーリエ
変換により復調処理し、複数のキャリア周波数ごとに復
調信号を出力する復調手段と、各キャリアに対応する復
調信号を判定し判定データを出力するデータ判定手段
と、各チャネルに対応する判定データを選択し復調デー
タを出力するチャネル選択手段とを有するものである。
【0011】第3の発明に係わる周波数ダイバーシチ受
信機は、マルチキャリア変調方式で変調された信号を受
信する受信手段と、受信された変調信号を複数のキャリ
ア周波数で復調する復調手段と、復調された離散フーリ
エ変換により復調処理し、キャリアごと復調信号を出力
する復調手段と、キャリアごとの復調信号を合成し、合
成信号を出力する合成手段と、各チャネルに対応する合
成信号を判定し復調データを出力するデータ判定手段と
を有するものである。
【0012】第4の発明に係わる周波数ダイバーシチ受
信機は、前記復調手段が、受信信号の折り返し周波数成
分を含めて、離散フーリエ変換することにより復調処理
するものである。
【0013】第5の発明に係わる周波数ダイバーシチ受
信機は、マルチキャリア変調方式で変調され、ドップラ
ーシフトされた信号を受信する受信手段と、複数のブラ
ンチからの受信信号をまとめて離散フーリエ変換処理に
て復調する復調手段と、各々のブランチのドップラーシ
フト量を求め、補正する補正手段とを有するものであ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は本実施の形
態による周波数ダイバーシチを用いて通信を行うシステ
ムにマルチキャリア変調方式を適用した場合のシステム
イメージを示す。図2はシングルキャリア変調方式、マ
ルチキャリア変調方式を用いた場合の変調波の模式図を
示す。図3はシングルキャリア変調方式、マルチキャリ
ア変調方式各々の場合について、周波数ダイバーシチを
行う場合の、変調波の周波数配置を説明する図である。
図1において、1はマルチキャリア変調された信号を周
波数ダイバーシチを用いて送信する基地局、2は移動し
ながら基地局1と通信を行う移動局、3は移動局2に搭
載された受信機を表す。
【0015】まず最初にマルチキャリア変調方式につい
て説明する。通常、送信信号は1つのキャリアを用いて
送信される(図2(a)参照)。これをシングルキャリ
ア変調と呼ぶ。これに対して、送信信号を複数に分割
し、分割された送信信号を複数のキャリアを用いて送信
する(図2(b)参照)方法をマルチキャリア変調方式
と呼ぶ。帯域Wを持つシングルキャリア変調された信号
をマルチキャリア変調にする場合を考える。N波マルチ
キャリア変調を行う場合、帯域Wを一定にした場合で
は、マルチキャリア1波の帯域は1/Nとなる。従っ
て、N波マルチキャリア変調を行う場合では、キャリア
周波数間隔W/Nでサブキャリアが並ぶことになる。マ
ルチキャリア変調方式を用いて送信された信号を復調す
る場合、各サブキャリアに対して復調を行う。
【0016】この処理は通常、離散フーリエ変換(以
下、DFT。逆離散フーリエ変換含む。)を用いて行わ
れる。以下では説明を簡単にするために、DFTを高速
化したFFT(Fast Fourier Transform)および、逆F
FTもDFTに含むものとする。よって、マルチキャリ
ア変調された信号の復調を行う場合には、帯域の増加
は、キャリア数の増加と等価である。よって、帯域が増
加しても復調するキャリア数は増加するものの、1つの
復調部(FFT処理部)で対応できる。具体的にはキャ
リア周波数:faに対してMポイントFFT、キャリア
周波数:fbに対してMポイントFFTが必要な場合、
予め2MポイントFFTを行うことで、2チャネル分復
調することが可能となる。
【0017】次に図1、図3を用いて動作を説明する。
周波数ダイバーシチを行う場合には、基地局からは異な
った周波数を用いて同じ情報を同時に送信する。ここで
は、基地局は移動局に対してキャリア周波数f1、f2
で周波数ダイバーシチを行っているものとする。図3
(a)のように周波数ダイバーシチをシングルキャリア
変調方式を用いて行う場合、移動局2に搭載された受信
機3では、この搬送波の異なる2つの信号を復調するた
めに、各々の周波数に対応するよう、2つの復調部を用
いて復調を行っていた。従って、受信機の回路構成が大
きくなっていた。
【0018】本実施の形態1による周波数ダイバーシチ
にマルチキャリア変調方式を用いれば、図3(b)のよ
うに、シングルキャリア変調の場合と同様に帯域は2倍
になるものの、復調においては、マルチキャリア数が2
倍になるだけであり、1つの復調部で2チャネル分の受
信信号を同時に復調できる。このように、周波数ダイバ
ーシチにマルチキャリア変調方式を用いることで、受信
機においては復調部が1つで良い。従って、従来の方法
(復調部を複数個持つ構成)に比べて受信機の回路構成
を簡単にできる。
【0019】実施の形態2.図4は本実施の形態による
周波数ダイバーシチを用いて通信を行うシステムにおい
て、復調時にブランチ選択を行う受信機の構成例を示す
図である。図4において、11は後段の復調部12に接
続されたアンテナ、12はマルチキャリア変調用の復調
部の一例として、FFT処理部および周辺回路で構成さ
れる復調部、13は復調部12で復調された信号の内、
キャリア周波数:f1用のチャネルの信号についてデー
タ判定を行い、判定値を出力するデータ判定回路a、1
4はデータ判定回路bで、復調部12で復調された信号
の内、キャリア周波数:f2用のチャネルの信号につい
てデータ判定を行い、判定値を出力する。
【0020】15はデータ判定回路a13、データ判定
回路b14各々から出力される判定値を比較し、回線状
態が良い(誤り率が低い)方を復調データとして選択す
るようにセレクタ16に対して選択信号を出力する判定
回路、16は判定回路15から出力される判定信号を用
いて、データ判定回路a13、データ判定回路b14か
ら出力される判定値を選択して復調データとして出力す
るセレクタである。17は復調部12、データ判定回路
a13、データ判定回路b14、判定回路15、セレク
タ16で構成される受信機である。
【0021】周波数ダイバーシチにマルチキャリア変調
方式を用いれば、1つの復調部で2チャネル分の受信信
号を同時に復調できる。従って、復調部12からは2つ
のチャネルに対応する2つの復調信号が出力される。デ
ータ判定回路a13では復調部12出力を用いてチャネ
ル1に対するデータ判定を行い、判定値を出力する。ま
た、データ判定回路b14では復調部12出力を用いて
チャネル2に対するデータ判定を行い、判定値を出力す
る。
【0022】判定回路15は、データ判定回路a13、
データ判定回路b14から出力される2つの判定値を比
較し、回線状態が良い(誤り率が低い)方を復調データ
として選択するようにセレクタ16に対して選択信号を
出力する。セレクタ16は、判定回路15から出力され
る選択信号をもとに、2つの判定値のうちの一方を復調
データとして出力する。このように、周波数ダイバーシ
チにマルチキャリア変調方式を用いることで、受信機に
おいては復調部が1つで良い。従って、従来の方法(復
調部を複数個持つ構成)に比べて受信機の回路構成を簡
単にできる。
【0023】実施の形態3.図5は実施の形態1の周波
数ダイバーシチを用いて通信を行うシステムにマルチキ
ャリア変調方式を適用したシステムにおいて、本実施の
形態3によるブランチ合成を行う受信機の構成例を示す
図である。図5において、18は復調部12から出力さ
れる2つのチャネルに対応する2つの復調信号の位相や
レベルを調整して合成することで復調信号を作成する合
成回路、19は合成回路18から出力された信号を用い
てデータ判定を行い、復調データを出力するデータ判定
回路であり、20は復調部12、合成回路18、データ
判定回路19で構成される受信機である。また、アンテ
ナ11、復調部12は実施の形態2で記載したものと同
一である。
【0024】図5および、実施の形態1の図3を用いて
動作を説明する。周波数ダイバーシチにマルチキャリア
変調方式を用いた場合の復調については、実施の形態1
で述べたように、1つの復調部(FFT処理部)を用い
て復調を行うことができる。よって、復調部12からは
2つのチャネルに対応する2つの復調信号が出力され
る。合成回路18では、復調部12から出力される2つ
のチャネルに対応する2つの復調信号に対して、位相や
レベルを調整して合成することで復調信号を作成する。
データ判定回路19では合成回路18から出力された信
号を用いてデータ判定を行い、復調データを出力する。
このように、周波数ダイバーシチにマルチキャリア変調
方式を用いることで、受信機においては復調部が1つで
良い。従って、従来の方法(復調部を複数個持つ構成)
に比べて受信機の回路構成を簡単にできる。
【0025】実施の形態4.図6は実施の形態1による
周波数ダイバーシチを用いて通信を行うシステムにマル
チキャリア変調方式を適用したシステムにおいて、本実
施の形態4のブランチ合成を行う受信機の構成例を示す
図である。図7は第1の発明の複局周波数ダイバーシチ
にマルチキャリア変調方式を用いたシステムにおいて、
本実施の形態4のブランチ合成の動作を説明する図であ
る。図6において、21は周波数ダイバーシチにマルチ
キャリア変調方式を用いて送信された2つのチャネルの
信号を折り返しを用いて合成するチャネル合成FFT処
理部および周辺回路で構成され、チャネル合成された信
号を出力する復調部であり、22はデータ判定回路1
9、チャネル合成FFT処理部21で構成される受信機
である。また、データ判定回路19は実施の形態3に記
載されたものと同一である。
【0026】図6、図7を用いて動作を説明する。1チ
ャネル当りの帯域をWとすると、マルチキャリア変調さ
れた信号の復調においては、帯域:Wの範囲内に対して
DFTを行うことになる。DFTを行う場合、離散サン
プリングを行うことにより、帯域外の信号も折り返し雑
音として帯域内に折り返されることになる。離散サンプ
リングを用いた場合の折り返しの様子を図8に示す。図
8のように、帯域幅Bを持つ所望の信号を復調するため
に離散サンプリングを行ったとする。その場合、所望の
帯域の信号の他に、所望の帯域外の信号が、帯域幅B毎
に折り返し雑音として加わることになる。従って、通
常、離散サンプリングを行う場合では、離散サンプリン
グによって、所望の帯域外の信号が加わらないように、
フィルタリングを行い、所望の帯域外の信号をゼロとし
た状態で離散サンプリングを行う。
【0027】実施の形態4においては、この折り返しを
用いることで、周波数ダイバーシチを用いて送信された
信号の合成を行う。図7のように、周波数ダイバーシチ
を用いて、帯域:Wのマルチキャリア変調された信号が
送信されたとする。本来、チャネル1の信号を復調する
場合では、チャネル2の信号をカットするようにフィル
タリングを行う。しかし、本実施の形態4は、フィルタ
リングを行わず、チャネル2の信号がチャネル1の信号
に重なるように離散サンプリングを行う。これにより、
サンプリングされる信号は、チャネル1の信号とチャネ
ル2の信号の和となり、ブランチ合成されることにな
る。
【0028】図6の復調部21は、チャネル2の信号が
チャネル1の信号に重なるように離散サンプリングを行
う。そして、この2チャネルの信号が合成された信号に
対してDFTを行い、各々のサブキャリアについて復調
を行い、復調データを出力する。データ判定回路19で
は復調部21から出力された信号を用いてデータ判定を
行い、復調データを出力する。このように、変調方式に
マルチキャリア変調方式を用い、周波数ダイバーシチを
適用したシステムにおいて、離散サンプリングによる折
り返しを用いることで、受信機においては復調部が1つ
で良く、また、従来用いられてきた合成回路は不要とな
る。よって、従来の方法(復調部を複数個持ち、合成回
路を必要とする構成)に比べて受信機の回路構成を簡単
にできる。
【0029】実施の形態5.図9は本実施の形態5によ
る複局周波数ダイバーシチにマルチキャリア変調方式を
適用したシステムの模式図であり、図9において、移動
局31は基地局a32および基地局b33から送信され
る信号を受信しながら矢印34の方向に移動しているも
のとする。基地局a32は移動局31に対して、キャリ
ア周波数f1で送信し、基地局b33は移動局31に対
して、キャリア周波数f2で送信しているものとする。
図10はシングルキャリア変調方式、マルチキャリア変
調方式各々の場合について、周波数ダイバーシチを用い
た場合の受信信号のドップラーシフトを説明する図であ
る。
【0030】次に図9、図10をを用いて動作を説明す
る。基地局a32からキャリア周波数f1、基地局b3
3からキャリア周波数f2を用いて複局送信された信号
を移動局31に搭載された1つの受信機で移動しながら
受信する場合、移動局31が移動することにより、受信
信号にはドップラーシフトを生じる。図10のように、
基地局a、基地局bからの信号のドップラーシフト量を
各々、Δf1、Δf2と定義する。ドップラーシフト量
は、移動局と基地局の位置関係および移動方向によって
決定されるため、2つのブランチのドップラーシフト量
は異なる。
【0031】よって、従来、周波数ダイバーシチを用い
て複局送信するシステムにおいては、受信側で、キャリ
ア周波数に対応した復調部を用いて、各々のドップラー
シフト量を求め、補正していた。よって、ダイバーシチ
の数だけ復調部を必要とし、回路構成が大きくなるとい
う欠点があった。マルチキャリア変調方式を用いた場合
では、実施の形態1で説明したように、周波数ダイバー
シチを用いた場合でも1つの復調部で復調が可能であ
る。よって、複数のブランチをまとめて復調した後に各
々のブランチのドップラーシフト量を求めればよい。
【0032】実施の形態5による複局送信を行うシステ
ムにおいて、変調方式にマルチキャリア変調方式を用
い、周波数ダイバーシチを適用すれば、1つの復調部で
複数のダイバーシチされた信号を復調できるため、従来
の方法(復調部を2つ持つ構成)に比べて受信機の回路
構成を簡単にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1によるマルチキャリア変調方式
を用いた周波数ダイバーシチ通信システムの構成例を示
す図である。
【図2】 シングルキャリア変調方式、マルチキャリア
変調方式を用いた場合の変調波の周波数配置を示す図で
ある。
【図3】 シングルキャリア変調方式、マルチキャリア
変調方式各々の場合について、周波数ダイバーシチを行
う場合の、変調波の周波数配置を説明する図である。
【図4】 実施の形態2による周波数ダイバーシチ受信
機の構成例を示す図である。
【図5】 実施の形態3による周波数ダイバーシチ受信
機の構成例を示す図である。
【図6】 実施の形態4による周波数ダイバーシチ受信
機の構成例を示す図である。
【図7】 実施の形態4による周波数ダイバーシチ受信
機の折り返し周波数成分を含めて合成する様子を示す図
である。
【図8】 実施の形態4による周波数ダイバーシチ受信
機において、離散サンプリングを用いた場合の折り返し
による周波数配置の様子を示す図である。
【図9】 移動局が基地局からの電波を受信するときド
ップラシフトを受けることを説明する図である。
【図10】 シングルおよびマルチキャリア変調方式で
ドップラシフトを受けたときの周波数配置を示す図であ
る。
【図11】 従来の周波数ダイバーシチ方式の例を示
す。
【図12】 従来の周波数ダイバーシチ受信機の構成例
を示す。
【図13】 従来の2周波数ダイバーシチ受信機の構成
例を示す。
【符号の説明】
1 基地局 2 移動局 3 受信機 11 アンテナ 12 FFT処理部(復調部) 13 データ判定回路a 14 データ判定回路b 15 判定回路 16 セレクタ 17 実施の形態2による受信機 18 合成 19 データ判定回路 20 実施の形態3による受信機 21 チャネル合成FFT処理部 22 実施の形態4による受信機 31 移動局 32 基地局a 33 基地局b

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送信機と受信機が、周波数ダイバーシチ
    を用いて通信を行う周波数ダイバーシチ通信システムに
    おいて、前記送信機は複数個のキャリア周波数でデータ
    を変調して送信し、前記受信機は前記複数個のキャリア
    周波数で変調された信号を1つの復調部で離散フーリエ
    変換により複数個のキャリア周波数を復調するようにマ
    ルチキャリア変調方式を適用したことを特徴とする周波
    数ダイバーシチ通信システム。
  2. 【請求項2】 マルチキャリア変調方式で変調された信
    号を受信する受信手段と、受信された変調信号を離散フ
    ーリエ変換により復調処理し、複数のキャリア周波数ご
    とに復調信号を出力する復調手段と、各キャリアに対応
    する復調信号を判定し判定データを出力するデータ判定
    手段と、各チャネルに対応する判定データを選択し復調
    データを出力するチャネル選択手段とを有することを特
    徴とする周波数ダイバーシチ受信機。
  3. 【請求項3】 マルチキャリア変調方式で変調された信
    号を受信する受信手段と、受信された変調信号を複数の
    キャリア周波数で復調する復調手段と、復調された離散
    フーリエ変換により復調処理し、キャリアごと復調信号
    を出力する復調手段と、キャリアごとの復調信号を合成
    し、合成信号を出力する合成手段と、各チャネルに対応
    する合成信号を判定し復調データを出力するデータ判定
    手段とを有することを特徴とする周波数ダイバーシチ受
    信機。
  4. 【請求項4】 前記復調手段は、受信信号の折り返し周
    波数成分を含めて、離散フーリエ変換することにより復
    調処理することを特徴とする請求項2または3に記載の
    周波数ダイバーシチ受信機。
  5. 【請求項5】 マルチキャリア変調方式で変調され、ド
    ップラーシフトされた信号を受信する受信手段と、複数
    のブランチからの受信信号をまとめて離散フーリエ変換
    処理にて復調する復調手段と、各々のブランチのドップ
    ラーシフト量を求め、補正する補正手段とを有すること
    を特徴とする請求項2または3に記載の周波数ダイバー
    シチ受信機。
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