JP2853934B2 - 多重伝送装置 - Google Patents

多重伝送装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多重伝送装置に係り、
特に、伝送ケーブル(典型的には1本の同軸ケーブル)
を介して接続された多重送信機と多重受信機の間でスペ
クトル拡散多重アクセス(SSMA:Spectrum Spread M
ultiple Access)方式によりデータ伝送を行う技術に関
する。
【0002】
【従来の技術】多重伝送を行う場合に、従来の方式とし
て、時分割多重アクセス(TDMA:Time Division Mu
ltiple Access)方式と、周波数分割多重アクセス(FD
MA:Frequency Division Multiple Access) 方式が知
られている。TDMA方式は、各チャンネル毎に時間を
分割してデータをシリアル形態で伝送する方式であり、
通常のディジタル伝送で多く使用されている。一方、F
DMA方式は、各チャンネル毎に周波数帯域を分割して
データを周波数的にパラレル形態で伝送する方式であ
る。これらの方式の詳細については、例えば電子情報通
信学会発行の参考書等に多く記述されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のTDMA方式で
は、伝送信号の数が増加すれば、一時的にデータを確保
するためのメモリの容量が増大し、しかも信号処理が複
雑になるという問題があった。また、再生する各アナロ
グ信号のタイミングが必ずしも同期しているわけではな
いので、再生した各アナログ信号を解析する場合等にお
いてはその作業が困難になるという課題もあった。
【0004】一方、FDMA方式では、伝送信号の数が
増加すれば、送信側と受信側においてそれぞれ変調器、
復調器、フィルタ等の回路を各チャンネル毎に独立に備
える必要があり、そのため、チャンネル数が増えると小
型軽量化が困難になるという課題があった。本発明は、
かかる従来技術における課題に鑑み創作されたもので、
伝送信号の数が増加した場合でも、複数のアナログ信号
を時間的にずれることなく送信側から受信側に伝送可能
にすると共に、小型軽量化を図ることができる多重伝送
装置を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明によれば、伝送ケーブルを介して接続された
多重送信機と多重受信機の間でSSMA方式によりデー
タ伝送を行う多重伝送装置であって、前記多重送信機
は、伝送すべき複数のアナログのデータ信号を各チャン
ネル毎に出力すると共に、同期捕捉用の単一周波数の基
準信号を発生するインタフェース手段と、前記複数のデ
ータ信号および同期捕捉用の基準信号をそれぞれ変調す
るためのPN(擬似ランダム雑音;Pseudo random Nois
e)符号と変復調用の単一周波数の基準信号を発生する第
1の符号発生手段と、前記インタフェース手段から出力
されたデータ信号および同期捕捉用の基準信号を前記P
N符号で変調して全データを多重化すると共に、該多重
化したデータ信号に前記変復調用の基準信号を加算して
複合信号として出力する信号変調手段とを具備し、前記
多重受信機は、前記伝送ケーブルを介して前記多重送信
機から伝送された複合信号から多重化データ信号と変復
調用の基準信号を分離する手段と、該分離された変復調
用の基準信号から各チャンネル毎に対応したPN符号を
発生すると共に、該PN符号の位相を同期指令制御信号
に応答して1ビットずつスライドさせ遅延させる第2の
符号発生手段と、前記分離された多重化データ信号を複
数の信号に分配すると共に前記第2の符号発生手段から
のPN符号で復調する信号復調手段と、該復調された信
号から前記複数のアナログのデータ信号を再生し出力す
ると共に、前記同期捕捉用の基準信号の有無を判定して
前記同期指令制御信号を出力する手段とを具備すること
を特徴とする多重伝送装置が提供される。
【0006】
【作用】本発明では、送受間のデータ伝送をSSMA方
式により実行している。その具体的な作用効果について
は以下の通りである。まず、送信側で各チャンネルのデ
ータ信号を、各チャンネルに対応したPN符号毎にスペ
クトル拡散(変調)し、拡散した全チャンネルのデータ
信号を多重化した後、受信側へ伝送する。
【0007】受信側では、各チャンネル毎に同一のPN
符号で逆拡散(復調)し、データ信号を再生する。この
時、SSMA方式の送受において重要なことは、送受信
間でPN符号のクロック周波数および位相を如何に同期
させるかである。一般にはDLL(Delayed Lock Loop)
回路やマッチド・フィルタ等がよく用いられるが、本発
明では以下のようにしている。
【0008】まず、PN符号のクロックについては、送
信側と受信側とで別個に備えるのではなく、送信側で使
用したクロックを受信側に伝送し、送信側および受信側
ともに同一のクロック(変復調用の単一周波数の基準信
号)を使用する。ただし、伝送信号中、多重化されたデ
ータ信号のスペクトル成分と当該クロックのスペクトル
成分が重複して質の低下をきたさないように、PN符号
のクロックを直接伝送する代わりに、該クロックの整数
倍の周波数を持つ信号(好適な実施形態では4倍の周波
数を持つ正弦波信号)に整形された基準信号を用いてい
る。
【0009】受信側では、この基準信号をフィルタ等で
抽出した後、適宜分周を行い、PN符号クロックとして
用いる。例えば、受信側で1/N分周を行う場合には、
当然にして、送信側も1/N分周したクロックをPN符
号クロックとして用いる。こうすることにより、送信側
と受信側の距離が離れた分、時間的にずれるが、送信側
および受信側ともに同一クロック周波数を維持すること
ができる。
【0010】次に、PN符号の位相を合わせる方法は、
位相が一致すると相関信号がピークになる性質を利用す
る。このために、送信側の1チャンネルに同期捕捉用の
単一周波数の基準信号(好適な実施形態では正弦波信
号)を予め挿入している。同期がとれている場合、送信
側と同じ受信側チャンネルにこの信号が再生する。なぜ
なら、この信号は他のチャンネルの信号と周波数的に重
複しないものを用いており、再生信号は単一周波数の基
準波(正弦波)であるため狭帯域のフィルタ手段を通過
し、電力的に信号の有無を判定できるからである。
【0011】同期捕捉は、この信号を利用したPN符号
のスライディング方式(1ビットずつ変移させる方式)
で行う。同期捕捉のための基準信号(正弦波信号)が再
生していない場合には、PN符号を発生するクロック
を、符号長の整数倍のビット数に1回、1ビット間引く
ことによりPN符号の位相をずらしていく。ただし、間
引く周期は、同期捕捉のための基準信号(正弦波信号)
が十分に再生する時間を確保する一方で、捕捉にあまり
時間を要しないように設定する。
【0012】以上のように、送信側および受信側のそれ
ぞれ対応するチャンネルに同じPN符号(コード)を設
定することにより、同期捕捉用のチャンネルの信号が同
期した場合、他のチャンネルの信号も全て同期している
ことになり、送信側で拡散されたデータ信号は受信側で
逆拡散された後、再生されることになる。このようにし
て本発明の多重伝送装置は、伝送信号の数(チャンネル
数)が増加した場合でも、複数のアナログ信号を時間的
にずれることなく送信側から受信側に伝送可能とし、ま
た、小型軽量化に寄与するものである。
【0013】なお、本発明の他の構成上の特徴および作
用の詳細については、添付図面を参照しつつ以下に記述
される実施例を用いて説明する。
【0014】
【実施例】図1に本発明の一実施例としての多重伝送装
置の構成が示される。本実施例の多重伝送装置は、外部
からのデータ信号D1〜D11を多重化して送信する多
重送信機1と、該多重送信機から送信された多重化信号
(複合信号DSS)を伝送するケーブル2と、該ケーブ
ルを通して伝送された多重化信号から上記データ信号を
再生し出力する多重受信機3とから構成されている。
【0015】多重送信機1は、外部からのデータ信号D
1〜D11を適宜処理すると共に同期確保のための同期
捕捉信号(CH0)を含めた被変調信号CH0〜CH1
1を出力するインタフェース4と、変調符号PN0〜P
N11および変復調用基準信号SSを発生するSSMA
符号発生器5と、該SSMA符号発生器5からの変調符
号PN0〜PN11を用いて上記インタフェース4から
の被変調信号CH0〜CH11をそれぞれ変調し、該変
調した信号(データ変調信号DS)とSSMA符号発生
器5からの変復調用基準信号SSを全て加算し、さらに
増幅した後、複合信号DSSとして伝送ケーブル2に送
出する信号変調器6とを有している。
【0016】一方、多重受信器3は、伝送ケーブル2を
通して伝送された複合信号DSSからデータ変調信号D
Sと変復調用基準信号SSを分離するデュプレクサ7
と、該変復調用基準信号SSに基づいて変調符号PN0
〜PN11を発生し出力すると共に、該変調符号PN0
〜PN11の位相をビデオ処理器10(後述)からの同
期コマンド信号SCに応答して1ビットずつ変移(スラ
イディング)させ遅延させるSSMA符号発生器8と、
該SSMA符号発生器8からの変調符号PN0〜PN1
1を用いて上記デュプレクサ7からのデータ変調信号D
Sをそれぞれ復調し、復調信号CH0〜CH11として
出力する信号復調器9と、該信号復調器9からの復調信
号CH0〜CH11を適宜処理し、データ信号D1〜D
11を再生し出力すると共に、該復調信号が正しく同期
しているか否かを判定し、上記SSMA符号発生器8を
制御する同期コマンド信号SCを発生するビデオ処理器
10とを有している。
【0017】以下、本実施例の多重伝送装置の動作につ
いて、各回路ブロックの具体的な回路構成を示す図2〜
図7を参照しながら説明する。図2にはインタフェース
4の一構成例が示される。上述した外部からのデータ信
号D1〜D11は、差動アンプ44A〜44Kによりそ
れぞれ受信された後、バッファアンプ45A〜45Kに
よりそれぞれ後述のミキサ62A〜62L(図4参照)
を十分に駆動できるレベルまで増幅され、被変調信号C
H1〜CH11として出力される。一方、発振器41で
発生されたクロックは、バンドパスフィルタ(BPF)
42を通して単一周波数の正弦波に整形された後、バッ
ファアンプ43を介して同期捕捉信号CH0(被変調信
号の一部)として出力される。
【0018】図3には多重送信機1内のSSMA符号発
生器5の一構成例が示される。発振器51で発生された
高周波のクロックは、バンドパスフィルタ(BPF)5
2を通して単一周波数の正弦波に整形された後、変復調
用基準信号SSとして出力される。一方、発振器51か
らの出力クロックは、分周器53で1/4分周された
後、PN符号発生器54、シフトレジスタ55およびシ
フトレジスタ57に入力される。PN符号発生器54
は、分周器53の出力(1/4分周クロック)に応答し
てM系列のPN符号を発生し、該発生したPN符号はシ
リアルにシフトレジスタ55に出力される。このPN符
号発生の原理については、例えば R.C.Dixonによる "SP
READ SPECTRUM SYSTEMS"において周知である。シフトレ
ジスタ55では、分周器53の出力(1/4分周クロッ
ク)のタイミングに応答してPN符号が1ビットずつシ
フトされる。
【0019】次に、1ビットずつ時間的にずれているシ
フトレジスタ55の各段の一連の出力は、12個の排他
的オアゲート(図示せず)で構成されている排他的オア
回路56に適宜入力され、それによって、同一符号で位
相が全く異なる12種類のPN符号として発生される。
これらのPN符号は、排他的オア回路56に達するまで
の各信号の時間のばらつきにより出力波形が乱れること
があるため、シフトレジスタ57を通して整形された
後、コードドライバ58に出力される。
【0020】コードドライバ58は、12種類のPN符
号の各々に対し、位相が反転している2つのPN符号を
1対(ペア)として出力するものであり、その出力はそ
れぞれ対応するバッファおよびトランス部59A〜59
Lに入力される。バッファおよびトランス部59A〜5
9Lは、それぞれバッファ用差動トランジスタとパルス
トランスとを有している。各バッファ用差動トランジス
タは、2つのマッチド・ペア形態のスイッチング・トラ
ンジスタから成り、コードドライバ58からのPN符号
の位相に従って該2つのトランジスタのオン・オフ動作
を交互に繰り返すようになっている。実際には、2つの
トランジスタの入力がコンプリメンタリ形態となってい
るため(例えばECL構成)、2つのトランジスタのう
ちの一方が常にオン状態で、他方が常にオフ状態となっ
ている。このため、該トランジスタを高速に動作させる
ことができ、ひいては電流の方向を瞬時に切り替えるこ
とが可能となる。その結果として、後述のミキサ62A
〜62L(図4参照)を高速に駆動することができる。
なお、各バッファおよびトランス部59A〜59Lにお
けるパルストランスは、該ミキサ62A〜62Lとの間
の電気的アイソレーションを確保するために設けられて
いる。
【0021】図4には信号変調器6の一構成例が示され
る。上述したインタフェース4からの被変調信号CH0
〜CH11は、それぞれアイソレーション用のパッド
(PAD)61A〜61Lを介して対応するミキサ62
A〜62Lの中間周波入力部(IFポート)に入力され
る。一方、上述したSSMA符号発生器5からの変調符
号PN0〜PN11は、それぞれミキサ62A〜62L
の低周波入力部(LOポート)に入力され、それぞれ対
応する被変調信号CH0〜CH11と混合される。混合
された信号はそれぞれアイソレーション用のパッド63
A〜63Lを介して、4個単位でそれぞれコンバイナ6
4A〜64Cに入力される。ここで、コンバイナを3個
(64A〜64C)用いたのは、組み合わせは他にもあ
るが、12種類の信号の伝送路の長さ(つまり各伝送路
を伝搬する時間)をある程度均一にするためである。
【0022】各コンバイナ64A〜64Cの出力は、そ
れぞれアイソレーション用のパッド65A〜65Cを介
してコンバイナ67に入力され、加算される。この際、
上記SSMA符号発生器5からの変復調用基準信号SS
も、アイソレーション用のパッド66を介してコンバイ
ナ67に入力され、上記各コンバイナ64A〜64Cの
出力と合わせて加算される。コンバイナ67の出力は、
バッファアンプ68を通して増幅された後、複合信号D
SSとして出力される。
【0023】図5には多重受信機3内のSSMA符号発
生器8の一構成例が示される。上述したデュプレクサ7
からの変復調用基準信号SSは、プリスケーラ81を通
して1/4分周され、復調用クロックとして出力され
る。この復調用クロックは、ゲート回路83内のオアゲ
ートG2を介してPN符号発生器84に入力される。
【0024】一方、プリスケーラ81から出力された復
調用クロックはカウンタ82にも入力される。このカウ
ンタ82は、入力されたクロックをカウントし、該カウ
ント値が所定のカウント数に達した時に1クロックを出
力する。なお、カウント数の設定に際しては、符号長、
受信器の応答性等を十分考慮して最適化を計る必要があ
る。カウンタ82の出力は、上述したビデオ処理器10
からの同期コマンド信号SCと共に、ゲート回路83内
のアンドゲートG1に入力される。このアンドゲートG
1の出力は、上記プリスケーラ81からの復調用クロッ
クと共に、ゲート回路83内のオアゲートG2に入力さ
れる。
【0025】この際、同期が確保されていれば、プリス
ケーラ81の出力(つまり復調用クロック)がそのまま
PN符号発生器84に入力されるが、同期が確保されて
いなければ、カウンタ82で設定したカウント数毎にプ
リスケーラ81の出力クロックを1クロック間引くこと
になる。つまり、結果的には復調用クロックの位相を1
ビット遅らせることになる。
【0026】ゲート回路83以降の回路構成とその動作
については、前述した多重送信機1内のSSMA符号発
生器5(図3参照)の場合と同様であるので、その説明
は省略する。結果的には、SSMA符号発生器8は、信
号復調器9に対して変調符号PN0〜PN11を出力す
る。図6には信号復調器9の一構成例が示される。
【0027】図示の構成は、前述した信号変調器6(図
4参照)の構成と比較して、信号の流れが逆になってい
る点を除いて、同様のハードウエア構成を有している。
上述したデュプレクサ7で分離されたデータ変調信号D
Sは、ディバイダ91を通して4つの信号に分配され、
このうち1つの信号については抵抗器92により終端さ
れる。他の3分配の信号については、それぞれアイソレ
ーション用のパッド(PAD)93A〜93Cを介して
3つのディバイダ94A〜94Cにそれぞれ入力され
る。
【0028】各ディバイダ94A〜94Cはそれぞれ入
力信号を4つの信号に分配し、該分配された計12個の
信号(データ変調信号)は、それぞれアイソレーション
用のパッド95A〜95Lを介して対応するミキサ96
A〜96Lに入力される。一方、上述したSSMA符号
発生器8からの12種類のPN符号PN0〜PN11は
それぞれミキサ96A〜96Lに入力され、上記データ
変調信号と合わせて混合される。混合された信号はそれ
ぞれアイソレーション用のパッド97A〜97Lを介し
て、復調信号CH0〜CH11として出力される。
【0029】図7にはビデオ処理器10の一構成例が示
される。上述した信号復調器9からの復調信号CH0〜
CH11は、それぞれバッファアンプ101A〜101
L、ローパスフィルタ(LPF)102A〜102Lお
よびバッファアンプ103A〜103Lを順次通過し、
増幅されると共に、復調時に発生する復調信号が有する
スペクトルのリーク等が除去される。
【0030】同期捕捉信号CH0については更に、バン
ドパスフィルタ(BPF)104、振幅検波器105お
よびコンパレータ106を順次通過することにより、信
号の有無が判定され、結果的に、該復調信号(同期捕捉
信号)が正しく同期しているか否かが判定される。この
判定結果は、上記SSMA符号発生器8の復調用クロッ
クを制御する同期コマンド信号SCとして出力される。
一方、復調信号CH1〜CH11については、再生され
たデータ信号D1〜D11として外部に出力される。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
ペクトル拡散による多重化した信号を送受間で共通に使
用するための同期捕捉用の信号(クロック)と共に併せ
て伝送するように構成されているので、1本の伝送ケー
ブルを用いて複数のアナログ信号を時間的にずれること
なく離れた地点に伝送することが可能となり、また小型
軽量化にも大いに寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例としての多重伝送装置の構成
を示すブロック図である。
【図2】図1におけるインタフェースの一構成例を示す
回路図である。
【図3】図1における多重送信機内のSSMA符号発生
器の一構成例を示す回路図である。
【図4】図1における信号変調器の一構成例を示す回路
図である。
【図5】図1における多重受信機内のSSMA符号発生
器の一構成例を示す回路図である。
【図6】図1における信号復調器の一構成例を示す回路
図である。
【図7】図1におけるビデオ処理器の一構成例を示す回
路図である。
【符号の説明】
1…多重送信機 2…伝送ケーブル 3…多重受信機 4…インタフェース 5,8…SSMA符号発生器 6…信号変調器 7…デュプレクサ 9…信号復調器 10…ビデオ処理器 CH0〜CH11…被変調信号(復調信号) D1〜D11…データ信号 DS…データ変調信号 DSS…複合信号 PN0〜PN11…変調符号 SC…同期コマンド信号 SS…変復調用基準信号

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 伝送ケーブル(2)を介して接続された
    多重送信機(1)と多重受信機(3)の間でスペクトル
    拡散多重アクセス方式によりデータ伝送を行う多重伝送
    装置であって、 前記多重送信機は、 伝送すべき複数のアナログのデータ信号(D1〜D1
    1)を各チャンネル毎に出力すると共に、同期捕捉用の
    単一周波数の基準信号(CH0)を発生するインタフェ
    ース手段(4)と、 前記複数のデータ信号および同期捕捉用の基準信号をそ
    れぞれ変調するためのPN符号(PN0〜PN11)と
    変復調用の単一周波数の基準信号(SS)を発生する第
    1の符号発生手段(5)と、 前記インタフェース手段から出力されたデータ信号およ
    び同期捕捉用の基準信号を前記PN符号で変調して全デ
    ータを多重化すると共に、該多重化したデータ信号に前
    記変復調用の基準信号を加算して複合信号(DSS)と
    して出力する信号変調手段(6)とを具備し、 前記多重受信機は、 前記伝送ケーブルを介して前記多重送信機から伝送され
    た複合信号から多重化データ信号(DS)と変復調用の
    基準信号(SS)を分離する手段(7)と、 該分離された変復調用の基準信号から各チャンネル毎に
    対応したPN符号(PN0〜PN11)を発生すると共
    に、該PN符号の位相を同期指令制御信号(SC)に応
    答して1ビットずつスライドさせ遅延させる第2の符号
    発生手段(8)と、 前記分離された多重化データ信号を複数の信号に分配す
    ると共に前記第2の符号発生手段からのPN符号で復調
    する信号復調手段(9)と、 該復調された信号から前記複数のアナログのデータ信号
    (D1〜D11)を再生し出力すると共に、前記同期捕
    捉用の基準信号(CH0)の有無を判定して前記同期指
    令制御信号(SC)を出力する手段(10)とを具備す
    ることを特徴とする多重伝送装置。
  2. 【請求項2】 前記第2の符号発生手段(8)は、前記
    分離された変復調用の基準信号(SS)を1/N分周し
    クロックを発生する分周手段(81)と、該1/N分周
    されたクロックをカウントするカウンタ手段(82)
    と、該カウンタ手段の出力と前記同期指令制御信号(S
    C)に応答するゲート手段(83)と、該ゲート手段の
    出力に応答して前記PN符号を発生する手段(84〜8
    9L)とを具備し、同期が確保されている時は前記分周
    手段の出力クロックをそのまま前記PN符号発生手段に
    送出し、同期が確保されていない時は前記カウンタ手段
    で設定したカウント数毎に前記分周手段の出力クロック
    を1クロック間引き、それによって該分周手段の出力ク
    ロックの位相を1ビット遅延させることを特徴とする請
    求項1に記載の多重伝送装置。
  3. 【請求項3】 前記同期捕捉用の基準信号(CH0)と
    前記変復調用の基準信号(SS)はそれぞれ単一周波数
    の正弦波信号であることを特徴とする請求項1または2
    に記載の多重伝送装置。
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