JP3195873B2 - スペクトラム拡散方式の通信システムにおける拡散符号間干渉回避方法及びスペクトラム拡散方式通信装置 - Google Patents

スペクトラム拡散方式の通信システムにおける拡散符号間干渉回避方法及びスペクトラム拡散方式通信装置

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は通信システムに関し、特
に、拡散符号を用いるスペクトラム拡散方式による通信
システムにおける拡散符号間干渉回避方法及びスペクト
ラム拡散方式通信装置に関する。
【0002】
【従来技術】拡散符号を用いて行うスペクトラム拡散方
式による通信は、例えば衛星通信による測位システム
(GPS:Global Positioning System)、FAシステ
ムによるロボットなどの制御、無線LANシステム等に
おいて採用されている。
【0003】かかる拡散符号によるスペクトラム拡散方
式の通信では、通常の情報変復調に加えて、有限ビット
列(「0」と「1」から成る)で表現される拡散符号と
呼ばれるデータにより送信信号を変復調するものであ
り、特に複数の通信システムが混在する環境下において
多く使用されている。これは、この拡散符号によって疑
似雑音化することにより、他の通信システムとの被妨害
/与妨害を大幅に低減する事が出来ることによるもので
ある。
【0004】上記のような従来技術になるスペクトラム
拡散方式による通信システムの基本構成の一例が、添付
の図6に示されている。この図において、n個の通信シ
ステムが混在しており、それぞれのシステムにおいて送
信側では、符号11…1nは通信すべき情報を発生する送
受信装置であり、この送受信装置11…1nからの情報信
号は情報変調装置21…2nにより変調され、さらに、拡
散変調装置31…3nにおいて予め設定された拡散符号4
1…4nにより拡散変調されて、アンテナ51…5nにより
送信される。一方、受信側では、アンテナ61…6nによ
り受信した電波を、まず拡散変調装置71…7nにより予
め設定した拡散符号81…8nによって拡散復調を行い、
さらに情報復調装置91…9nにより復調を行って受信側
の送受信装置101…10nへ出力する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術においては、複数のスペクトラム拡散方式によ
る通信システムが一つの空間内に混在する場合、これら
通信システムの間で、それぞれのシステムが使用する拡
散符号の相互相関特性が悪い場合、この相互相関特性を
原因とする相互干渉を起こし、そのため通信障害が発生
するなどの問題が生じていた。特に、現在のスペクトラ
ム拡散方式を採用する通信システムでは、各製造者(メ
ーカ)ごとに独自に拡散符号を使用しているため、複数
の通信システムが混在する環境下における良好な相互相
関特性を必ず保証することは不可能であった。
【0006】そこで、本発明では、上述の従来技術にお
ける問題点に鑑みて、拡散符号を用いたスペクトラム拡
散方式による通信システムが空間内に複数混在し、それ
ら複数の拡散符号間の相互干渉が発生しうる環境であっ
ても、拡散符号間の干渉を確実に回避するスペクトラム
拡散方式の通信システムにおける拡散符号間干渉回避方
法、及び、かかる機能を備えたスペクトラム拡散方式通
信装置を提供することをその目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、まず、拡散符
号によるスペクトラム拡散方式により通信を行う複数の
通信システムが相互に干渉し得る空間内において存在す
る環境における、拡散符号間の干渉を回避する方法にお
いて、(a)相互相関特性の良好な拡散符号を複数用意
するステップと、(b)前記複数の拡散符号の中から一
の拡散符号を選択して通信を行い、当該拡散符号による
通信が他の通信システムの拡散符号に基づく障害を受け
るか否かを判定するステップと、(c)前記のステップ
(b)での判定の結果、当該拡散符号による通信が他の
通信システムにより障害を受けると判定された場合に
は、前記複数の拡散符号の残りの中から他の一の拡散符
号を選択するステップと、(d)前記ステップ(b)及
びステップ(c)を、前記判定により他の通信システム
から拡散符号に基づく障害を受けないと判定されるまで
繰り返すことにより最適の拡散符号を自動的に選択する
スペクトラム拡散方式の通信システムにおける拡散符号
間干渉回避方法を開示する。
【0008】次に、上記の方法により拡散符号間の干渉
を回避することが可能なスペクトラム拡散方式通信装置
において、送信する情報を変調するための情報変調手段
と、前記情報変調手段により変調した信号を拡散符号に
より拡散変調するための拡散変調手段と、前記拡散変調
手段により拡散変調した信号を送信するための送信手段
と、他の通信装置から送信された送信信号を受信するた
めの受信手段と、前記受信手段で受信した受信信号を前
記と同一の拡散符号によって拡散復調するための拡散復
調手段と、前記拡散復調手段によって拡散復調した信号
を情報に復調するための情報復調手段とを備えると共
に、互いに相互相関特性の良好な複数の拡散符号を保持
するための保持手段と、前記受信手段によって受信した
受信信号の状態により、当該通信装置の属している通信
システムとは異なる他の通信システムの拡散符号に基づ
く障害を受けていると判断する場合には、前記拡散符号
に代えて前記保持手段に保持した複数の拡散符号から最
適の拡散符号を自動的に選択し、複数の通信システムが
相互に干渉する環境における拡散符号間の干渉を回避す
る制御手段とを有するスペクトラム拡散方式通信装置を
開示する。
【0009】さらに本発明によれば、上記のスペクトラ
ム拡散方式通信装置において、前記制御手段をマイクロ
コンピュータで構成すると共に、前記保持手段は、前記
マイクロコンピュータ内のメモリ、あるいは、前記マイ
クロコンピュータに外部から接続された外部メモリによ
り構成することが提案されている。
【0010】
【作用】すなわち、上記の本発明になるスペクトラム拡
散方式の通信システムにおける拡散符号間干渉回避方法
によれば、複数用意された拡散符号の中から1つづつ選
択して通信を行って、他の通信システムの拡散符号に基
づく障害を受けるか否かを判定し、これを障害がなくな
るまで繰り返すことによって、最適の拡散符号を確実に
回避することが可能になる。
【0011】また、上記の本発明になるスペクトラム拡
散方式通信装置によれば、上記の拡散符号間干渉回避方
法を採用して拡散符号間の干渉を回避し、複数システム
が混在する環境下でも安定で確実な通信を行うことが可
能なスペクトラム拡散方式による通信システムを達成す
ることが可能になる。
【0012】さらに、上記の本発明により提案するよう
に、制御手段をマイクロコンピュータで構成し、前記マ
イクロコンピュータの内部メモリ、あるいは、その外部
メモリにより複数の拡散符号を保持する構成とすること
により、現在広く汎用されているマイクロコンピュータ
を利用して、最も効率的で確実な実現手段を提案するこ
とが出来る。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例について、添付の図面
を参照しながら詳細に説明する。まず、添付の図1に
は、本発明の一実施例であるスペクトラム拡散方式通信
装置を採用した通信システムの基本構成が示されてい
る。この図において、システム1〜システムmのm個
(mは整数であり、m≧2)の通信システムが混在して
おり、それぞれのシステムのホスト局を構成する送信側
は、通信すべき情報を発生しかつ受信するための送受信
装置111…11mと、この送受信装置111…11mから
の情報信号を変調するための情報変調装置121…12m
と、情報変調された信号を拡散変数により拡散変調する
ための拡散変調装置131…13mと、この拡散変調した
信号を所定の空間内に発信するためのアンテナ141
14mとから構成されている。また、このホスト局は、
上記アンテナ141…14m(送信用のアンテナと受信用
のアンテナは異なっていてもよい)で受信した受信信号
を拡散復調する拡散復調装置221…22mと、拡散復調
された信号を情報に復調する情報復調装置231…23m
とを備えている。
【0014】一方、例えば端末局を構成する受信側も、
同様に、所定の空間内に発信された信号を受信するため
のアンテナ141…14mと、受信した信号を拡散復調す
るための拡散復調装置221…22mと、拡散復調された
信号を情報に復調する情報復調装置231…23mと、復
調された情報を利用する受信側の送受信装置111…1
mとにより構成され、さらに、送受信装置111…11
mは通信すべき情報を発生し、この送受信装置111…1
mからの情報信号を変調するための情報変調装置121
…12mと、情報変調された信号を拡散変数により拡散
変調するための拡散変調装置131…13mと、この拡散
変調した信号を所定の空間内に発信するためのアンテナ
141…14m(送受信共用)とから構成されている。
【0015】そして、本発明によれば、各通信システム
を構成する送信側及び受信側の拡散復調装置131…1
m、221…22mは、それぞれ、相互相関特性の良好
な複数の拡散符号(拡散符号1…拡散符号N)を予め用
意した拡散符号選択装置151…15mを備えている。こ
の拡散符号は、「0」と「1」から成る有限ビット列で
表現されるデータであり、疑似雑音特性を有するもので
ある。さらに、本実施例によれば、これらの拡散符号選
択装置151…15mは、例えばマイクロコンピュータ等
により構成されている。また、複数の拡散符号(拡散符
号1…拡散符号N)は、例えば拡散符号を発生する回路
(ジェネレータ)を備える、あるいは、SAWマッチド
フィルター等の素子内にパターン化するなどが可能であ
るが、上記のように拡散符号選択装置151…15mをマ
イクロコンピュータで構成する場合には、それぞれ、マ
イクロコンピュータの内部メモリあるいは外部メモリ内
(揮発性あるいは不揮発性を含む)に格納することによ
り、格納装置を付加的に設ける必要もなく、かつ、容易
に取り出せることから、最も実現的であり効果を発揮す
る。さらに、特に揮発性のメモリを利用すれば、その書
き換えも可能であり特に好適であり、最大の効果を発揮
する。
【0016】図2は、上記の混在する複数の通信システ
ムのうちの一つの通信システムの構成を示しており、こ
の通信システムは、ノード番号=0のホスト局100
と、ノード番号=1…Mまでの複数の端末局2001
200Mとから構成されている。かかる1対Mの通信で
は、アクセス方式はCSMA/CAを前提としたシステ
ムであり、このようなシステムにおける動作に基づいて
本発明の詳細を以下に説明する。
【0017】上記のシステムにおいて採用されているス
ペクトラム拡散方式の通信システムでは、受信側は送信
側と同一の拡散符号で同期を取っており、その基本原理
を図3を参照しながら説明する。アンテナにより受信し
た信号を受信データに変換し、このデータをシフトレジ
スタ201内に格納する。このシフトレジスタ201内
に格納された受信データの拡散符号{a1,a2,a3
n}(a1〜n={1,0})と、受信機側に予め設定
されている拡散符号{a’1,a’2,a’3…a’n}と
を乗算器202により乗算し、さらに加算機203によ
り加算して出力する。この時、シフトレジスタ201内
に格納された拡散符号{a1,a2,a3…an}と受信機
側に予め設定されている拡散符号{a’1,a’2,a’
3…a’n}とが一致すると、加算機203の出力にはn
×T時間毎にパルスが発生する。このパルスのレベルに
対し、それ以外の時間での出力レベルが低いほど、拡散
符号の自己相関特性がよいと言える。また、異なる拡散
符号では、上記の加算機203の出力には際立ったパル
スは発生しない。すなわち、加算機203の出力レベル
が低い程、相互相関特性がよいと言える。そして、相互
相関特性の悪い拡散符号のデータを受信すると、加算機
203の出力には不要なパルスが発生し、そのため同期
が取れなくなってしまい、通信障害を発生する。
【0018】また、拡散符号には、疑似乱数系列の符号
が使われ、M系列を基本にして、Gold系列等、種々
の符号系列が考案されている。しかしながら、それらの
符号系列の全ての符号の組合せについて相互相関特性が
良いわけではなく、複数の通信システムが使用する拡散
符号の相互相関特性が悪い場合、この相互相関特性を原
因とする相互干渉を起こし、そのため通信障害が発生す
る。そこで、本発明では、この通信障害が起こったこと
により複数の通信システムの拡散符号間の相互相関特性
が不良であると判断し、通信障害になった時点で拡散符
号を順次切り替えて、接続確認を行う方法が行われる。
この方法の具体例について、添付の図4及び図5を参照
しながら説明する。
【0019】この接続確認と拡散符号の順次切替の方法
の説明に先立ち、まず、制御コマンドの定義について、
以下に説明する。 応答要求:INQ(n,s=i,D=j) これは、拡散符号番号nを使用して、ノード番号iから
ノード番号jに対して応答を求める応答要求であること
を表している。 応答:ACK(n,s=j,D=i) これは、拡散符号番号nを使用して、ノード番号jから
ノード番号iに対して応答を返す応答であることを表
す。 確認:CONF(n,s=i,D=j) これは、拡散符号番号nを使用して、ノード番号iから
ノード番号jに対して接続が確立したことを確認したこ
とを表している。
【0020】以上のような制御コマンドの定義におい
て、通信システムにおけるホスト局100側では、その
拡散符号選択装置により、図4に示すスペクトラム拡散
方式の通信システムにおける拡散符号間干渉回避方法を
以下のフローにより実行する。まず、メモリ内に格納さ
れているN個の拡散符号の中からn番目の拡散符号を読
み出す(ステップ301)。次に、乱数によりR(但
し、3≦R≦10)をリトライカウンタにセットする
(ステップ302)。次に、上記の応答要求INQを送
信するが、この時、s=0,D=allとして、ホスト
局から全ての端末局に応答要求INQを送信する(ステ
ップ303)。その後、端末のm局からホスト局への応
答要求INQ(n,s=m,D=0)を受信したか否か
を確認し(ステップ304)、その結果、受信している
と判断された場合(「Yes」)には、端末であるm局
に対して応答ACKコマンドを送信し(ステップ30
5)、さらに、端末m局からの確認CONFコマンドを
受信(ステップ306)して接続を確立してフローを終
了する。以後、端末j局からホスト局への応答要求IN
Q(n,s=j,D=0)を受信する毎に、ノード番号
jとの接続確立を行い、同時に、接続が確立済みの端末
局との間でデータ転送を行う。
【0021】他方、上記のステップ304での判定の結
果、端末m局からホスト局への応答要求INQコマンド
を受信していない「No」場合には、さらに、端末局
(m局)からホスト局への応答ACK(n,s=m,D
=0)を受信したか否かを確認する(ステップ30
7)。その結果、受信していると判断された場合(「Y
es」)には、端末m局からの確認CONFコマンドを
受信(ステップ308)して接続を確立してフローを終
了する。その後、端末j局からホスト局への応答要求I
NQ(n,s=j,D=0)を受信する毎に、ノード番
号jとの接続確立を行い、同時に、接続が確立済みの端
末局との間でデータ転送を行うことは上記と同様であ
る。
【0022】上記のステップ304とステップ307
は、その結果がいずれも「No」である場合には、上記
のステップを所定の期間だけ繰り返し、所定の期間が経
過した時点(ステップ309)で、次に、リトライカウ
ンタのR値を1だけ減少する(ステップ310)。その
後、R値が「0(零)」か否かを確認し(ステップ31
1)、「0」でない場合には再び上記のステップ302
へ戻り、R値が「0」の場合(すなわち、既にR回繰り
返した)には、拡散符号の番号をnからn−1へ減少し
(ステップ312)、すなわち、メモリ内に格納されて
いるN個の拡散符号の中から、順次、残りの他の番号の
拡散符号を選択し、このnが「0(零)」になるまで、
すなわち、N個の拡散符号に対して上記の処理を繰り返
す(ステップ313)。さらに、それにもかかわらず、
端末局との通信が不可能な場合には(ステップ313で
「Yes」と判断される(すなわち、n=0)場合)、
上記の全てのステップを最初から繰り返すこととなる。
【0023】また、通信システムにおける端末局200
1…200Mでも、上記のホスト局100と同様の処理を
行う。図5を参照しながら簡単に説明すると、まず、メ
モリ内に格納されているN個の拡散符号の中からn番目
の拡散符号を読み出し(ステップ401)、乱数により
Rをリトライカウンタにセットし(ステップ402)さ
らに、応答要求INQを送信する。この時、s=m,D
=0として、端末m局からホスト局へINQを送信する
(ステップ403)。その後、ホスト局から端末m局へ
の応答要求INQ(n,s=0,D=m)の受信を確認
する(ステップ404)。受信してい場合(「Ye
s」)には、さらにホスト局へ応答ACKコマンドを受
信し(ステップ405)。端末m局からの確認CONF
コマンドを受信(ステップ406)して接続を確立して
フローを終了し、以後、データ転送を実行する。
【0024】ステップ404での判定の結果、ホスト局
から端末m局への応答要求INQコマンドを受信してい
ない「No」場合には、ホスト局から端末m局への応答
ACKコマンドを受信を確認し(ステップ407)、受
信している場合(「Yes」)には、ホスト局からの確
認CONFコマンドを受信(ステップ408)し、接続
を確立してフローを終了し、以後、データ転送を実行す
る。
【0025】ステップ404とステップ407のいずれ
も「No」の場合には、上記のステップを繰り返し、所
定の期間が経過した時点(ステップ409)で、リトラ
イカウンタのR値を1だけ減少し(ステップ410)、
R値を確認し(ステップ411)て、これが「0」でな
い場合にはステップ403へ戻り、「0」の場合には、
拡散符号の番号をnからn−1へ減少し(ステップ41
2)、最後にn値を確認し(ステップ413)、「0」
でない場合にはステップ402へ戻り、「0」の場合に
はステップ401へ戻る。すなわち、端末局でも、ホス
ト局との通信状態を判断しながら、メモリ内に格納され
ているN個の拡散符号の中から、順次、取り出して最適
の拡散符号を選択することとなる。
【0026】
【発明の効果】上記の本発明の詳細な説明からも明らか
なように、本発明のスペクトラム拡散方式の通信システ
ムにおける拡散符号間干渉回避方法、及び、スペクトラ
ム拡散方式通信装置によれば、複数の通信システムが空
間内に混在し、それら複数のシステムで使用されている
拡散符号間で相互干渉が発生しうる環境であっても、通
信障害が生じた際、拡散符号を順次選択的に使用して通
信を行いながら拡散符号の間の干渉を確認して最適の拡
散符号を選択することにより、当該環境下であっても最
適の拡散符号を確実に選択し、拡散符号の間の干渉を回
避しながら良好な通信状態を自動的に得ることが出来る
優れた通信システムを確立することが可能になるという
技術的効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例であるスペクトラム拡散方式の
通信システムを、複数のシステムが混在する通信環境に
おいて使用したシステム全体の概略構成を示すブロック
図である。
【図2】上記図1の全体システムの一部の通信システム
の構成を示す図である。
【図3】本発明の実施例であるスペクトラム拡散方式の
通信システムにおける拡散符号を用いた拡散復調の原理
を説明する説明図である。
【図4】本発明の実施例であるスペクトラム拡散方式の
通信システムにおけるホスト側での拡散符号の選択処理
を説明するフロー図である。
【図5】本発明の実施例であるスペクトラム拡散方式の
通信システムにおける端末側での拡散符号の選択処理を
説明するフロー図である。
【図6】複数のシステムが混在する通信環境において使
用される従来技術におけるスペクトラム拡散方式の通信
システム全体の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
111…11m 送受信装置 121…12m 情報変調装置 131…13m 拡散変調装置 141…14m アンテナ 151…15m 拡散符号選択装置 211…21m アンテナ 221…22m 拡散復調装置 231…23m 情報復調装置 241…24m 送受信装置 251…25m 拡散符号選択装置 100 ホスト局 2001…200M 端末局
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 1/69 - 1/713 H04J 13/00 - 13/06

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 拡散符号によるスペクトラム拡散方式に
    より通信を行う複数の通信システムが相互に干渉し得る
    空間内において存在する環境における、拡散符号間の干
    渉を回避する方法にあって、 (a)相互相関特性の良好な拡散符号を複数用意するス
    テップと、 (b)前記複数の拡散符号の中から一の拡散符号を選択
    して通信を行い、当該拡散符号による通信が他の通信シ
    ステムの拡散符号に基づく障害を受けるか否かを判定す
    るステップと、 (c)前記のステップ(b)での判定の結果、当該拡散
    符号による通信が他の通信システムにより障害を受ける
    と判定された場合には、前記複数の拡散符号の残りの中
    から他の一の拡散符号を選択するステップと、 (d)前記ステップ(b)及びステップ(c)を、前記
    判定により他の通信システムから拡散符号に基づく障害
    を受けないと判定されるまで繰り返すことにより最適の
    拡散符号を自動的に選択することを特徴とするスペクト
    ラム拡散方式の通信システムにおける拡散符号間干渉回
    避方法。
  2. 【請求項2】 拡散符号を用いてスペクトラム拡散方式
    による情報通信を行う通信装置において、 送信する情報を変調するための情報変調手段と、前記情
    報変調手段により変調した信号を拡散符号により拡散変
    調するための拡散変調手段と、前記拡散変調手段により
    拡散変調した信号を送信するための送信手段と、他の通
    信装置から送信された送信信号を受信するための受信手
    段と、前記受信手段で受信した受信信号を前記と同一の
    拡散符号によって拡散復調するための拡散復調手段と、
    前記拡散復調手段によって拡散復調した信号を情報に復
    調するための情報復調手段とを備えると共に、 互いに相互相関特性の良好な複数の拡散符号を保持する
    ための保持手段と、 前記受信手段によって受信した受信信号の状態により、
    当該通信装置の属している通信システムとは異なる他の
    通信システムの拡散符号に基づく障害を受けていると判
    断する場合には、前記拡散符号に代えて前記保持手段に
    保持した複数の拡散符号から最適の拡散符号を自動的に
    選択し、複数の通信システムが相互に干渉する環境にお
    ける拡散符号間の干渉を回避する制御手段とを有するこ
    とを特徴とするスペクトラム拡散方式通信装置。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載のスペクトラム拡散方式
    通信装置であって、前記制御手段をマイクロコンピュー
    タで構成すると共に、前記保持手段は、前記マイクロコ
    ンピュータ内のメモリ、あるいは、前記マイクロコンピ
    ュータに外部から接続された外部メモリにより構成する
    ことを特徴とするスペクトラム拡散方式通信装置。
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