JP3272172B2 - 無線装置 - Google Patents
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Description
システムに供する複信無線装置に関し、特に変調方式に
全搬送波SSB( Single Side Band :単側帯波通
信)方式または低減搬送波SSB方式を用い、相互通話
のための複信方式にTDD( Time Division Duplex
:時分割複信)方式を用い、アナログ信号に加えてデ
ジタル信号の伝送も可能な無線装置に関する。
SB方式に用いるSSB波の生成法としては、選択性フ
ィルタ法と位相推移法とがある。選択性フィルタ法は、
帯域通過形フィルタによって1つの側波帯を除去してS
SB波を生成する方法である。位相推移法は、ヒルベル
ト変換器によってベースバンド信号にヒルベルト変換を
施し、ベースバンド信号とベースバンド信号のヒルベル
ト変換との直交変調によってSSB波を生成する方法で
ある。
またはピンポン伝送といわれ、送信周波数と受信周波数
に同一の周波数を割り当て、その同一周波数上で周期的
に送信と受信を繰り返すことにより複信を実現するもの
である。すなわち、送受信を時間軸上で分割する複信方
式である。
装置では、変調方式にSSB方式を用い、複信方式にT
DD方式を用いたアナログ複信無線装置を実現すること
は、次にような問題があるため困難であった。第1に、
選択性フィルタ法で1つの側波帯を完全に除去するため
には、フィルタの振幅特性が方形に近い鋭い遮断特性を
必要とするが、実現できる鋭さには限界があり、除去で
きなかった側波帯成分が不要輻射として存在し、干渉妨
害の原因となる。
ヒルベルト変換を施した信号を用いるので、ヒルベルト
変換の精度が問題になる。ヒルベルト変換は、(−∞〜
∞)の範囲のベースバンド信号に対して定義されてお
り、TDD方式では、(−∞〜∞)の範囲のベースバン
ド信号のヒルベルト変換は実現できない。したがって、
有限の時間で近似してヒルベルト変換を行なうが、時間
を有限とするためにヒルベルト変換の誤差が生じ、スペ
クトルの広がりの原因となる。
現したとしても、デジタル信号を伝送するためには、サ
ブキャリアモデムを必要とするという問題があった。
るものであり、ヒルベルト変換の精度向上を図るととも
に不要輻射の少ない、かつデジタル伝送も可能な、全搬
送波SSB方式または低減搬送波SSB方式を用いたT
DD方式のアナログ複信無線装置を提供することを目的
とするものである。
成するために、変調方式として全搬送波SSB方式また
は低減搬送波SSB方式を用い、複信方式としてTDD
方式を用い、送信ベースバンド部に、ベースバンド信号
をPAM( Pulse Amplitude Modulation:パルス振
幅変調)信号に変換してFIRフィルタを介して伝送す
る手段と、受信ベースバンド部に、受信したPAM信号
の符号識別点をサンプリングしてデジタルフィルタで波
形補間する手段を備え、さらにnビットの量子化PAM
信号のMSB側の一部を使用してk(n>k)ビットの
デジタル信号を送受信する手段を備えたものである。
信号に変換し、このPAM信号をウインドウ関数を乗算
した帯域制限フィルタ、例えばFIRフィルタのインパ
ルス応答信号とウインドウ関数を乗算したFIRフィル
タのインパルス応答信号のヒルベルト変換した信号に変
換することにより、ヒルベルト変換の精度を向上させる
ことができるので、ヒルベルト変換の誤差による隣接チ
ャネル漏洩電力を低減することができ、かつ不要輻射の
少ないSSB方式かつTDD方式の無線装置を実現する
ことができる。
信側でデジタル信号をnビットの量子化PAM信号のM
SB側からkビットに割り当てるとともに、LSB側か
ら(n−k)ビットをすべて“0”として送信し、受信
側では、nビットの量子化PAM信号のLSB側から
(n−k)ビットを除去してkビットのデジタル信号を
得ることにより、アナログ信号伝送に加えてデジタル信
号伝送も可能になる。
概略構成を示すものである。図1において、1は入力す
る音声信号、1Aは入力するデジタル信号、2は入力さ
れた音声信号1を帯域制限し、フレーム毎に分割して時
間圧縮し、その先頭に同期シンボルを付加し、さらにヒ
ルベルト変換を行なって2系統のベースバンド信号に変
換するとともに、別のタイミングにおいて入力されたデ
ジタル信号1Aをシリアル/パラレル変換してnビット
の量子化PAM信号のMSB側の一部を使用してk(n
>k)ビットのデジタル信号を出力する送信ベースバン
ド部、3は2系統のベースバンド信号により互いに直交
する中間周波数をそれぞれ振幅変調して加算する直交変
調部、4は直交変調された信号を中間周波数から回線周
波数に変換して出力する無線部、5は送受信を切り替え
るアンテナスイッチ、6は無線信号を送受信するアンテ
ナである。7はアンテナ6からアンテナスイッチ5を介
して受信した信号を中間周波数に変換するフロントエン
ド部、8は中間周波数の信号をベースバンド信号に復調
するSSB復調部、9は復調されたベースバンド信号か
ら同期シンボルを抽出して受信スロットのタイミングを
生成し、PAM信号の符号識別点をサンプリングしてデ
ジタルフィルタで波形補間し、圧縮音声信号を時間軸上
で伸長して帯域制限を施すとともに、別のタイミングに
おいてnビットの量子化PAM信号からkビットのデジ
タル信号を得る受信ベースバンド部、10は復元された
音声信号であり、10Aは復元されたデジタル信号であ
る。11は送信側の無線部4および受信側のフロントエ
ンド部7で周波数変換を行なうためにローカル周波数を
出力するシンセサイザ回路、12は一定時間毎に送信動
作と受信動作を交互に行なうためのタイミングをとるタ
イミング制御回路であり、送信ベースバンド部2、受信
ベースバンド部9、シンセサイザ回路11、アンテナス
イッチ5等の動作タイミングを制御する。
関連部分の詳細を示している。図2において、21はロ
ーパスフィルタ、22はA/D変換器、23は送信フレ
ームスイッチ、24は同期メモり、25、26はバッフ
ァメモリ、27は送信フレームスイッチ、28は同期シ
ンボル挿入スイッチである。29はデジタルフィルタ/
ヒルベルト変換器であり、ナイキスト第1基準を満足す
るFIR( Finite Impulse Response :有限長イン
パルス応答)フィルタとヒルベルト変換器とからなる。
30は直流電源、31は加算器、32、33は乗算器、
34はウインドウ関数発生器である。また、51はデジ
タル信号1Aが入力されるS/P(Serial/Parallel)
変換・ビット付加部、52はS/P変換・ビット付加部
51に接続されてA/D変換器22と送信フレームスイ
ッチ23との間に挿入されたセレクタである。55は誤
り訂正符号を伝送する場合の符号化回路である。タイミ
ング制御回路12からは、S/P変換・ビット付加部5
1、A/D変換器22およびバッファメモリ25、26
の入力側に1/Ts[kHz]のクロックCLK1が供
給され、同期メモリ24およびバッファメモリ25、2
6の出力側に2/Ts[kHz]以上のクロックCLK
2が供給されている。また、送信フレームスイッチ2
3、27および同期シンボル挿入スイッチ28にスイッ
チ切り替え信号TIM1が供給され、ウインドウ関数発
生器34にTDDタイミング信号TIMが供給されてお
り、セレクタ52には図示されない信号源情報信号が供
給されている。
関連部分の詳細を示している。図3において、35は同
期抽出回路、36は受信フレームスイッチ、37、38
はバッファメモリ、39は受信フレームスイッチ、40
はFIRフィルタであるデジタルフィルタ、41はD/
A変換器、42はローパスフィルタである。また、53
は受信フレームスイッチ39とデジタルフィルタ40と
の間に挿入されたセレクタ、54はこのセレクタ53に
接続されてデジタル信号10Aを復元するP/S(Par
allel /Serial )変換・ビット除去部である。55は
誤り訂正符号が伝送されている場合の復号化回路であ
る。タイミング制御回路12からは、バッファメモリ3
7、38の出力側にクロックCLK1が供給され、バッ
ファメモリ37、38の入力側にクロックCLK2が供
給され、受信フレームスイッチ36、39にはスイッチ
切り替え信号TIM1が供給され、セレクタ53には図
示されない信号源情報信号が供給されている。
動作について説明する。ただし、同期方式は、発呼側を
同期源とした着呼側従属同期方式であり、ここでは発呼
側の送受信動作を説明する。まず、信号源がアナログ信
号の場合について、送信側の動作を説明する。音声信号
1は、ローパスフィルタ21に入力されて帯域制限を施
され、A/D変換器22へ出力される。A/D変換器2
2には、タイミング制御回路12から1/Ts[kH
z]のクロックCLK1が供給されており、ローパスフ
ィルタ21により帯域制限された音声信号は、A/D変
換器22によりサンプリング間隔Ts[msec]でサ
ンプリングされ、PAM信号に変換される。図4はアナ
ログ信号伝送時の量子化PAM信号のビット構成例であ
り、61はSGNビット、62は信号振幅を表すビット
である。A/D変換器22から出力されたPAM信号
は、タイミング制御回路12からのスイッチ切り替え信
号TIM1を入力された送信フレームスイッチ23によ
り、順次バッファメモリ25または26に蓄積される。
c]とすると、PAM信号は、T[msec]区間毎に
デジタル信号としてバッファメモリ25または26に交
互に1/Ts[kHz]のクロックで書き込まれる。ま
た、送信フレームスイッチ27により読み出される場合
も、バッファメモリ25または26から交互に読み出さ
れる。さらに、バッファメモリ25、26から読み出さ
れる直前に、同期シンボル挿入スイッチ28により同期
メモリ24から同期シンボルおよび零点のデータが読み
出され、これに続きバッファメモリ25、26からPA
M信号データが読み出される。読み出すクロックとし
て、タイミング制御回路12から2/Ts[kHz]以
上のクロックCLK2がバッファメモリ25、26およ
び同期メモリ24に供給される。
れたPAM信号データは、デジタルフィルタ/ヒルベル
ト変換器29に入力される。デジタルフィルタ/ヒルベ
ルト変換器29は、sinx/x形のインパルス応答にレイズ
ドコサイン形ウインドウ関数を乗算したFIRフィルタ
と、sinx/x形のインパルス応答のヒルベルト変換にレイ
ズドコサイン形ウインドウ関数を乗算したヒルベルト変
換器とで構成されている。デジタルフィルタ/ヒルベル
ト変換器29に入力された信号は、デジタルフィルタの
インパルス応答信号mg(t)およびヒルベルト変換器
のヒルベルト変換信号mh(t)に変換され、信号mg
(t)は加算器31へ出力され、信号mh(t)は乗算
器33へ出力される。ここで、信号h(t)はg(t)
のヒルベルト変換であり、mは変調指数を表し、全搬送
波SSB方式の場合は(0<m<1)、低減搬送波SS
B方式の場合は(1<m)を満足するmを選択する。
で生成されて加算器31で直流信号を付加された信号
(1+mg(t))およびデジタルフィルタ/ヘルベル
ト変換器29からの信号mh(t)は、それぞれ乗算器
32、33によりウインドウ関数発生器34からのレイ
ズドコサイン形ウインドウ関数W(t)を乗算され、以
下のように変換される。 I(t)=W(t)・{1+mg(t)} Q(t)=W(t)・m・h(t)
(t)は、図1の直交変調部3で直交変調され、全搬送
波SSB変調波または低減搬送波SSB変調波に変換さ
れた後、無線部4においてシンセサイザ回路11からの
ローカル周波数と混合されて回線周波数に変換され、ア
ンテナスイッチ5を経由してアンテナ6から放射され
る。アンテナスイッチ5は、タイミング制御回路12か
らのTDDタイミング信号TIMにより送受信を切り替
えられる。
テナ6から受信された受信信号は、アンテナスイッチ5
を経由してフロントエンド部7に入力される。入力され
た信号は、中間周波数に変換され、SSB復調部8で圧
縮されたままのベースバンド信号に変換され、同期抽出
回路35に入力される。同期抽出回路35に入力された
ベースバンド信号は、同期シンボルの相関検出が行なわ
れ、同期が確立した場合は、同期抽出回路35からタイ
ミング制御回路12へTDD同期タイミング信号TIM
2が出力される。同期シンボルに続くPAM信号は、符
号識別点のみがサンプリングされてPAM信号に変換さ
れた後、受信フレームスイッチ36によりスロット毎に
デジタル信号としてバッファメモリ37、38に交互に
書き込まれる。書き込みクロックは、タイミング制御回
路12からの2/Ts[kHz]以上のクロックCLK
2である。読み出される場合も、受信フレームスイッチ
39によりバッファメモリ37、バッファメモリ38か
ら交互に読み出される。読み出しクロックは、タイミン
グ制御回路12からの1/Ts[kHz]のクロックC
LK1である。
PAM信号データは、FIRフィルタを使用したデジタ
ルフィルタ40に入力される。入力されたPAM信号デ
ータは、デジタルフィルタ40で波形補間されたデータ
に変換され、D/A変換器41で階段波形に変換された
後、ローパスフィルタ42で高調波成分を抑圧して元の
音声信号10が復元される。
について説明する。送信側では、S/P変換・ビット付
加部51に入力されたシリアルなデジタル信号1Aは、
kビット毎のパラレルデータに変換される。パラレルデ
ータに変換されたkビットのデジタル信号は、図5に示
すように、デジタル信号71の後に(n−k)ビットに
対してすべて“0”のデータが付加され、デジタル信号
伝送時におけるnビットの量子化PAM信号に変換され
る。誤り訂正符号を伝送する場合は、図2に示す符号化
回路55に入力されたシリアルなデジタル信号1Aは、
mビット単位で効率k/(k+j)以下の誤り訂正符号
に変換され、S/P変換・ビット付加部51に入力され
る。入力された誤り訂正符号は、(k+j)ビット毎に
分割され、図6に示すように、LSB側に(n−k−
j)ビットの“0”ビット82が付加され、nビットの
量子化PAM信号に変換される。この量子化PAM信号
は、タイミング制御回路12から供給される1/Ts
[kHz]のクロックCLK1でS/P変換・ビット付
加部51から出力され、セレクタ52および送信フレー
ムスイッチ23を経由してバッファメモリ25、26に
順次蓄積される。TDDフレーム長をT(ms)とする
と、量子化PAM信号は、T(ms)区間毎にバッファ
メモリ25、26に交互に1/Ts[kHz]のクロッ
クCLK1で書き込まれ、読み出される場合はバッファ
メモリ25、26から交互に2/Ts[kHz]以上の
クロックCLK2で読み出される。バッファメモリ2
5、26から読み出された量子化PAM信号は、デジタ
ルフィルタ/ヒルベルト変換器29および直交変調部3
により全搬送波SSB変調波または低減搬送波SSB変
調波に変換された後、シンセサイザ回路11からのロー
カル周波数と無線部4によって回線周波数に変換され、
アンテナスイッチ5を経由してアンテナ6から放射され
る。
は、アンテナスイッチ5を経由してフロントエンド部
7、SSB復調部8を介してベースバンド信号に変換さ
れ、受信ベースバンド部9の同期抽出回路35に入力さ
れる。同期抽出回路35に入力されたベースバンド信号
は、同期シンボルの相関検出が行なわれ、同期が確立さ
れた後、同期シンボルに続くPAM信号の符号識別点の
みがサンプリングされ、量子化PAM信号に変換され
る。量子化PAM信号は、受信フレームスイッチ36を
経由してバッファメモリ37、38に順次蓄積される。
量子化PAM信号は、スロット毎にバッファメモリ3
7、38に交互に2/Ts[kHz]以上のクロックC
LK2で書き込まれ、読み出される場合は、バッファメ
モリ37、38から交互に1/Ts[kHz]のクロッ
クCLK1で読み出される。バッファメモリ37、38
から読み出された量子化PAM信号は、セレクタ53を
経由してP/S変換・ビット除去部54に入力され、こ
こで図5のLSB側の(n−k)ビット72が除去され
てkビットのデジタル信号71に変換され、さらにパラ
レル/シリアル変換によって元のシリアルなデジタル信
号10Aに復元される。誤り訂正符号が伝送されている
場合は、図3に示すP/S変換・ビット除去部54に入
力された量子化PAM信号は、図6のLSB側の(n−
k−j)ビット82が除去されてk+jビットのデジタ
ル信号81に変換され、復号化回路56に入力される。
(k+j)ビットずつ入力されたデジタル信号は、mビ
ット単位で誤り訂正され、元のデジタル信号に復元され
る。
通信プロトコルで規定された特定のTDDフレームまた
は全フレーム中の特定の時間領域において、nビットの
量子化PAM信号のMSBの一部を使用して、kビット
のデジタル信号を伝送するようにしてもよい。また、k
ビットの伝送を行なう際に、2k のシンボルに対してバ
イナリー配列のみならず、グレイ配列等の任意のkビッ
トの符号語割り当てを行なうことができる。
な効果を有する。 (1) PAM信号に対してナイキスト第1基準を満足
するFIRフィルタにより帯域制限を行なっているた
め、FIRフィルタを介したPAM信号は符号間干渉が
ない。 (2) ナイキスト第1基準を満足するFIRフィルタ
のインパルスレスポンス波形を利用した同期シンボルを
用いることにより、FIRフィルタを介した同期シンボ
ルは符号間干渉がなく、正確なTDD同期を確立するこ
とができる。このため、PAM信号の符号識別点の認識
が確実にでき、ベースバンド信号の復元の忠実度が向上
するとともに、一般にTDDバーストで問題となるバー
スト間のアナログ信号の断層も生じない。 (3) デジタル信号を伝送する際は、送信側でデジタ
ル信号をnビットの量子化PAM信号のMSB側からk
ビットに割り当て、nビットの量子化PAM信号のLS
B側から(n−k)ビットをすべて“0”として送信
し、受信側では、nビットの量子化PAM信号のLSB
側から(n−k)ビットを除去してkビットのデジタル
信号を得ることにより、アナログ信号伝送に加えてデジ
タル信号伝送も可能になる。
に、変調方式として全搬送波SSB方式または低減搬送
波SSB方式を用い、複信方式としてTDD方式を用
い、送信ベースバンド部に、ベースバンド信号をPAM
信号に変換して帯域制限フィルタを介して伝送する手段
と、受信ベースバンド部に、受信したPAM信号の符号
識別点をサンプリングしてデジタルフィルタで波形補間
する手段を備えたものであり、音声信号をPAM信号に
変換し、このPAM信号をウインドウ関数を乗算した帯
域制限フィルタ、例えばFIRフィルタのインパルス応
答信号とウインドウ関数を乗算したFIRフィルタのイ
ンパルス応答信号のヒルベルト変換した信号に変換する
ことにより、ヒルベルト変換の精度を向上させることが
できるので、ヒルベルト変換の誤差による隣接チャネル
漏洩電力を低減することができ、不要輻射の少ないSS
B方式かつTDD方式の無線装置を実現することができ
る。
B側の一部を使用して、k(n>k)ビットのデジタル
信号を送受信する手段を備えているので、アナログ信号
の伝送に加えてデジタル信号の伝送することができ、音
声信号の他に選択呼び出し等の制御信号の伝送が可能に
なる。
ック図
とタイミング制御回路との関係を示すブロック図
とタイミング制御回路との関係を示すブロック図
AM信号のビット構成例を示す模式図
AM信号のビット構成例を示す模式図
AM信号のビット構成例を示す模式図
Claims (5)
- 【請求項1】 変調方式として全搬送波SSB方式また
は低減搬送波SSB方式を用い、複信方式としてTDD
方式を用い、送信ベースバンド部に、ベースバンド信号
をPAM信号に変換してFIRフィルタを介して伝送す
る手段と、受信ベースバンド部に、受信したPAM信号
の符号識別点をサンプリングしてデジタルフィルタで波
形補間する手段を備え、さらにnビットの量子化PAM
信号のMSB側の一部を使用してk(n>k)ビットの
デジタル信号を送受信する手段を備えた無線装置。 - 【請求項2】 量子化PAM信号のMSB側の(k+
j)ビットを用いて、効率k/(k+j)以下の誤り訂
正符号を伝送する請求項1記載の無線装置。 - 【請求項3】 予め通信プロトコルで規定された特定の
TDDフレームまたは全フレーム中の特定の時間領域に
おいて、nビットの量子化PAM信号のMSBの一部を
使用して、kビットのデジタル信号を伝送する請求項1
または2記載の無線装置。 - 【請求項4】 kビットの伝送を行なう際に、2k のシ
ンボルに対してバイナリー配列のみならず、グレイ配列
等の任意のkビットの符号語割り当てを行なう請求項1
から3のいずれかに記載の無線装置。 - 【請求項5】 デジタル信号を送受信する手段が、送信
ベースバンド部に、入力デジタルデータをkビットのパ
ラレルデータに変換するシリアル/パラレル変換手段
と、kビットのデジタル信号データの後に(n−k)ビ
ットの“0”データを付加するビット付加手段と、デジ
タル信号と音声信号の切り替えを行なうセレクタ手段と
を備え、受信ベースバンド部に、デジタル信号と音声信
号の切り替えを行なうセレクタ手段と、(n−k)ビッ
トの“0”データを除去するビット除去手段と、デジタ
ルデータを元のシリアルデータに変換するパラレル/シ
リアル変換手段とを備えた請求項1から4のいずれかに
記載の無線装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26904994A JP3272172B2 (ja) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | 無線装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26904994A JP3272172B2 (ja) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | 無線装置 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08130484A JPH08130484A (ja) | 1996-05-21 |
JP3272172B2 true JP3272172B2 (ja) | 2002-04-08 |
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ID=17466968
Family Applications (1)
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JP26904994A Expired - Fee Related JP3272172B2 (ja) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | 無線装置 |
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---|---|---|---|---|
EP1260049B1 (en) * | 2000-02-28 | 2008-08-20 | Thomson Licensing | A modulation scheme for fdd/tdd transceivers |
-
1994
- 1994-11-01 JP JP26904994A patent/JP3272172B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
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