JP3385199B2 - 信号処理方法及び信号処理装置 - Google Patents

信号処理方法及び信号処理装置

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JP3385199B2
JP3385199B2 JP34622097A JP34622097A JP3385199B2 JP 3385199 B2 JP3385199 B2 JP 3385199B2 JP 34622097 A JP34622097 A JP 34622097A JP 34622097 A JP34622097 A JP 34622097A JP 3385199 B2 JP3385199 B2 JP 3385199B2
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69Spread spectrum techniques
    • H04B1/707Spread spectrum techniques using direct sequence modulation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は通信に関し、特に衛
星通信システムに関する。
【0002】
【従来の技術】通常の衛星通信では、搭載されている交
換システムは、主として、ユーザ信号を受信して適切な
宛先へ再送信するベントパイプシステムより構成されて
いる。相異なった通信源から複数のユーザ信号を受信
し、これらの相異なったユーザ信号をそれぞれ相異なっ
た適切な宛先へ再送信するためには、搭載機器に比較的
複雑な交換デザインが必要とされる。この問題に対する
従来技術に係る解決策は、各ユーザ信号を処理する個別
のデジタルハードウエアエレメントを要求する。このよ
うな解決策は、装置の量、インストール及び管理費用、
及びユーザサービスレートを増大させ、信号対干渉信号
比を低下させる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】それゆえ、衛星交換装
置の費用を受容可能なレベルに保ちつつ、必要とされる
ユーザサービスを高性能に実現することが可能な、シー
ムレスでかつフレキシブルな衛星通信ネットワークに対
する要求が存在する。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、通信信号を処
理する方法及びその装置に係るものである。本発明の一
実施例としての通信方法においては、データストリーム
がトラフィックコードによって変調されて狭帯域信号が
生成される。この狭帯域信号は、カバーコードによって
拡散されて広帯域信号が生成される。この広帯域信号
は、アップリンク信号ビームによって、単一あるいは複
数個のアップリンク信号ビームを受信するように適応さ
せられた信号リレー宛に送出される。各アップリンク信
号ビームは単一あるいは複数個の広帯域信号よりなり、
各アップリンク信号ビームのデータストリームは2つあ
るいはより多くのトラフィックコードによって変調され
て単一あるいは複数個のカバーコードによって拡散され
ており、かつ、重畳するアップリンク信号ビーム中の同
一トラフィックコードを有する狭帯域信号は相異なった
カバーコードによって拡散されている。
【0005】本発明の一実施例としての通信装置におい
ては、変調器がデータストリームをトラフィックコード
によって変調するように適応させられていて狭帯域信号
を生成し、拡散器が狭帯域信号をカバーコードによって
拡散するように適応させられていて広帯域信号を生成
し、アンテナが、単一あるいは複数個の装置からの単一
あるいは複数個のアップリンク信号ビームにおける単一
あるいは複数個の広帯域信号を受信するように適応させ
られたリレーノード宛に広帯域信号を送信するように適
応させられている。各アップリンク信号ビームのデータ
ストリームは2つあるいはより多くのトラフィックコー
ドによって変調されて単一あるいは複数個のカバーコー
ドによって拡散されており、かつ、重畳するアップリン
ク信号ビーム中の同一トラフィックコードを有する狭帯
域信号は相異なったカバーコードによって拡散されてい
る。
【0006】本発明の別の実施例としての通信方法にお
いては、単一あるいは複数個のアップリンク信号ビーム
が受信される。各アップリンク信号ビームは単一あるい
は複数個の広帯域信号よりなり、各広帯域信号は、
(1)狭帯域信号を生成する目的でデータストリームを
トラフィックコードによって変調する段階、及び、
(2)前記広帯域信号を生成する目的で前記狭帯域信号
をカバーコードによって拡散する段階、によって生成さ
れており、各アップリンク信号ビームのデータストリー
ムが2つあるいはより多くの相異なったトラフィックコ
ードによって変調されていて単一あるいは複数個のカバ
ーコードによって拡散されており、重畳するアップリン
ク信号ビーム中の同一のトラフィックコードを有する狭
帯域信号が相異なったカバーコードによって拡散されて
いる。各アップリンク信号ビームは、対応するカバーコ
ードによって逆拡散(despread)されて単一あるいは複数
個の狭帯域信号が生成される。各アップリンク信号ビー
ムに係る単一あるいは複数個の狭帯域信号は、選択的に
バンドパスフィルタによって濾波されて単一あるいは複
数個のダウンリンク信号ビームに係る狭帯域信号が分離
される。各ダウンリンク信号ビームに係る狭帯域信号は
加算され、各々の加算された信号が対応するカバーコー
ドによって拡散されてダウンリンク信号ビームの一つに
係る広帯域信号が生成され、各ダウンリンク信号ビーム
に係る広帯域信号が送信される。
【0007】本発明の別の実施例としての通信装置にお
いては、単一あるいは複数個のアップリンクプロセッサ
が、アップリンク信号ビーム中の単一あるいは複数個の
広帯域信号を受信してそれら受信した広帯域信号を単一
あるいは複数個のダウンリンク信号ビームに関して分離
された狭帯域信号に変換するように各々適応させられて
いる。単一あるいは複数個のダウンリンクプロセッサ
は、アップリンクプロセッサから単一あるいは複数個の
狭帯域信号を受信してダウンリンク信号ビームにおいて
送信される広帯域信号を生成するように各々適応させら
れている。各アップリンク信号ビームは単一あるいは複
数個の広帯域信号よりなり、各アップリンク信号ビーム
中の各広帯域信号は、(1)狭帯域信号を生成する目的
でデータストリームをトラフィックコードによって変調
する段階、及び、(2)前記広帯域信号を生成する目的
で前記狭帯域信号をカバーコードによって拡散する段
階、によって生成されており、各アップリンク信号ビー
ムのデータストリームが2つあるいはより多くの相異な
ったトラフィックコードによって変調されていて単一あ
るいは複数個のカバーコードによって拡散されており、
重畳するアップリンク信号ビーム中の同一のトラフィッ
クコードを有する狭帯域信号が相異なったカバーコード
によって拡散されている。
【0008】本発明のさらに別の実施例としての通信方
法においては、広帯域信号が信号中継器から受信され
る。この際、広帯域信号は信号中継器によって送信され
た複数個のダウンリンク信号ビームのうちの一つに対応
しており、各ダウンリンク信号ビームはそれぞれある広
帯域信号を有しており、各広帯域信号は単一あるいは複
数個の狭帯域信号を単一あるいは複数個のカバーコード
によって拡散することによって生成されており、各ダウ
ンリンク信号ビームに係る狭帯域信号はデータストリー
ムを2つあるいはより多くの相異なったトラフィックコ
ードによって混合することによって生成されており、重
畳するダウンリンク信号ビーム中の同一トラフィックコ
ードを有する狭帯域信号は相異なったカバーコードによ
って拡散されている。受信された広帯域信号は、対応す
るカバーコードによって逆拡散されて受信された広帯域
信号に係る狭帯域信号が回復される。この狭帯域信号は
対応するデータストリームを回復するよう処理される。
【0009】本発明のさらに別の実施例としての通信装
置においては、レシーバが信号中継器からの広帯域信号
を受信するように適応させられている。この際、広帯域
信号は信号中継器によって送信された複数個のダウンリ
ンク信号ビームのうちの一つに対応しており、各ダウン
リンク信号ビームはそれぞれある広帯域信号を有してお
り、各広帯域信号は単一あるいは複数個の狭帯域信号を
単一あるいは複数個のカバーコードによって拡散するこ
とによって生成されており、各ダウンリンク信号ビーム
に係る狭帯域信号はデータストリームを2つあるいはよ
り多くの相異なったトラフィックコードによって混合す
ることによって生成されており、重畳するダウンリンク
信号ビーム中の同一トラフィックコードを有する狭帯域
信号は相異なったカバーコードによって拡散されてい
る。逆拡散器が、受信した広帯域信号を対応するカバー
コードによって逆拡散して受信した広帯域信号に係る狭
帯域信号を回復するように適応させられている。プロセ
ッサが、狭帯域信号を処理して対応するデータストリー
ムを回復するように適応させられている。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明は、ビーム処理を改善する
する目的で、基礎関数(basis functions)に基づく狭帯
域ユーザトラフィックコードと広帯域カバー(すなわち
拡散)コードとの双方を用いて中間周波数(IF)領域
における符号分割交換を実現する効率的かつ低コストな
衛星通信システムを実現する。この種の狭帯域ユーザ基
礎関数及び広帯域拡散コードによって符号化されたユー
ザ信号は、通信衛星のアップリンク(すなわち入力側)
レシーバによってユーザのスペクトル拡散信号トランス
ミッタから受信される。通信衛星内部においては、広帯
域コードが復号化され、従来技術に係る無線周波数(R
F)コンポーネントが、RFコンポーネントのプログラ
ミングによって指示されるように、ユーザ信号の特定の
ブロックを特定のダウンリンク(すなわち出力側)信号
ビーム宛にルーティングするために利用される。ユーザ
信号ブロックは、特定のダウンリンク信号ビームによっ
て適切な宛て先ユーザ宛に送信される。
【0011】一つの実施例においては、本発明は、主と
して地上の送信源ユーザと主として地上の宛て先ユーザ
との間の高速かつ高性能衛星通信を容易に実現すること
の一助として、符号分割多重アクセス(CDMA)スペ
クトル拡散技術を最大限に活用する。本発明は、狭帯域
及び広帯域基礎関数符号化に基づくオンボードIF交換
方式として、ハブ(例えば通信衛星)におけるよりもネ
ットワークの周辺(例えば主として地上に位置するユー
ザ)においてインプリメントされ得る。
【0012】以下に記述されているように、本発明の実
施例に従って、オンボード交換が、従来技術に係る交換
方式の場合のように個々のユーザ信号に基づくのではな
く、個々のビームに基づいて(すなわち、複数のユーザ
に対応するユーザ信号ブロックに基づいて)実行され
る。その結果、オンボード装置の体積及びその費用が大
幅に低減される。さらに、本発明は、受信したユーザ信
号ブロックを相異なったユーザに対して割り当てられた
特定の狭帯域トラフィックコードに依存して適切なダウ
ンリンク信号ビームに対して割り当てる目的で、IFで
動作する標準的なRFコンポーネント(例えばフィル
タ、ミキサ、アップコンバータ、及びダウンコンバー
タ)を用いてインプリメントされ得る。
【0013】図1は、本発明の一実施例に従った通信シ
ステム100を模式的に示すブロック図である。通信シ
ステム100は、(例えば静止軌道上の)通信衛星10
2及び複数個のユーザ104より構成されている。以
下、本明細書においては、“ユーザ”という術語は、通
信衛星102宛に送出される信号を生成しかつ通信衛星
102から受信した信号を処理する装置を表わすものと
し、その装置を用いる人間を表わすものではないとす
る。インプリメンテーションに依存して、通信システム
100は相異なったタイプの通信をサポートするように
設計され得る。あるインプリメンテーションにおいて
は、通信システム100はユーザ104間のあらゆる領
域に亘るマルチメディア通信をサポートする。別の実施
例においては、通信システム100は、ユーザ104間
の電話通信をサポートする。
【0014】通信衛星102は、相異なったアップリン
ク信号ビームにおけるユーザ信号を受信し、かつ、相異
なったダウンリンク信号ビームにおいて受信したユーザ
信号を再送信するように設計されたアンテナシステムを
有している。各アップリンク信号ビーム及び対応するダ
ウンリンク信号ビームは、通信衛星のアンテナシステム
の相異なったカバレージエリアに対応している。通信衛
星の“視野”内全てにおける全体としてのカバレージを
保証するために、隣接するカバレージエリアは互いにあ
る程度重複している。図1においては、相異なったカバ
レージエリアが一次元的に表現されているが、実際の動
作においてはカバレージエリアは実際に二次元であり、
あるいはより正確には三次元的な領域である、というこ
とは当業者には容易に理解され得る。
【0015】図1に示されているように、カバレージエ
リア0に位置するユーザによって送信された信号は、ア
ップリンク信号ビーム0の一部として通信衛星102に
よって受信される。同様に、カバレージエリア1からN
内に位置するユーザからの信号は、通信衛星102によ
って、それぞれアップリンク信号ビーム1からNの一部
として受信される。同じく、通信衛星102は、カバレ
ージエリア0からN内に位置するユーザに対してそれぞ
れダウンリンク信号ビーム0からNにおいて信号を送信
する。
【0016】あるインプリメンテーションにおいては、
通信システム100は、通信衛星の視野内の相異なった
ユーザよりなる対間でのマルチメディア通信をサポート
する。例えば、カバレージエリア0内のユーザ1がカバ
レージエリア1内のユーザ0と通信する。同時に、カバ
レージエリア0内のユーザ0がカバレージエリアN内の
ユーザMと通信する。さらに同時に、カバレージエリア
1内のユーザ1がカバレージエリア1内のユーザMと通
信する場合もある。これら相異なった通信をサポートす
る目的で、通信衛星102は、全てのアップリンク信号
ビーム中の全てのユーザ信号を受信しかつそれらのユー
ザ信号を適切なダウンリンク信号ビームにおいて適切な
宛て先へ再送信することが可能である。
【0017】図2は、本発明の一実施例に従った、図1
に示された通信システム100における全てのユーザ1
04によってインプリメントされるアップリンク処理を
模式的に示したブロック図である。図2に示されている
ように、各ユーザ104は、ミキサ202及び204、
アップコンバータ206、及びアンテナ208を有して
いる。
【0018】ミキサ202は、ユーザデータを狭帯域ト
ラフィックコードT(i)と混合して狭帯域信号を生成
する変調器として機能する。この段階に関しては、ダイ
レクトデジタル生成(DDS)技法を含む広範な種類の
狭帯域符号化技法が用いられ得る。ある実施例において
は、狭帯域コードT(i)は相異なった狭帯域高速フー
リエ変換(FFT)に対応する狭帯域トラフィックコー
ドである。別の実施例においては、他の狭帯域符号化技
法が用いられる。これらの代替技法には、ウエーブレッ
ト変換に基づくアプローチ、サブバンドアプローチ、及
びアナログアプローチ等が含まれるがそれらに限定され
るわけではない。
【0019】ミキサ204は、ミキサ202によって生
成された狭帯域信号を広帯域拡散“カバー”コードC
(j)と混合して広帯域信号を生成する拡散器として機
能する。この段階に関しては、従来技術に係るGold
コードを含む広範な種類の広帯域拡散コードが用いられ
得る。ある実施例においては、カバーコードC(j)は
広帯域ダイレクトシーケンス拡散コード(例えばCDM
Aコード)である。
【0020】ミキサ202及び204は、双方ともIF
領域で機能する。アップコンバータ206は、IF領域
の広帯域信号を、図1に示された通信衛星102宛にア
ップリンク信号ビームの一つにおいてアンテナ208に
よって送信するのに適したRF領域にアップコンバート
する。
【0021】図2に示されているように、各アップリン
ク信号ビームは単一あるいは複数のユーザ信号を有して
おり、それぞれのアップリンク信号ビームにおける各ユ
ーザ信号は相異なった狭帯域トラフィックコードT
(i)及び同一のカバーコードC(j)によって符号化
されている。相異なったカバーコードC(j)は相異な
ったアップリンク信号ビームのユーザ信号を符号化する
ために用いられるが、同一のトラフィックコードT
(i)は、相異なったアップリンク信号ビームにおける
ユーザ信号を符号化する目的で再利用され得る。各アッ
プリンク信号ビームにおけるユーザデータを符号化する
ために相異なったトラフィックコードT(i)を用いる
ことにより、アップリンク信号ビームにおける各ユーザ
信号をそれぞれ特定のユーザに対して一意的に割り当て
ることになる。相異なったアップリンク信号ビームに関
して相異なったカバーコードC(j)を用いることによ
り、各ユーザ信号を特定のアップリンク信号ビームに一
意的に割り当てることになる。このような符号化方式
は、各ユーザ信号が通信システム100における他の全
てのユーザ信号から識別可能であってかつ互いに干渉し
合わないということを保証する。
【0022】本発明の別の実施例においては、上述され
た制限がいくらか緩和され得る、ということは当業者に
は明らかである。隣接する(すなわち互いに境界を接し
ている(さらには重畳している)カバレージエリアを有
する)のみが通常無視できない程度の干渉を引き起こす
可能性を有しているため、同一のカバーコードが互いに
隣接していない二つあるいはそれ以上の信号ビームにお
いて用いられ得る、ということは容易に理解される。さ
らに、より大きなフレキシビリティ及び容量を実現する
目的で、複数個のカバーコードが単一の信号ビーム関し
て用いられる可能性がある、ということも容易に理解さ
れる。同一の信号ビームにおいて二つあるいはより多く
のユーザ信号を符号化するために相異なったカバーコー
ドが用いられる場合には、それらのユーザ信号に関して
は同一の狭帯域トラフィックコードが用いられ得る。こ
れらの狭帯域信号間の干渉は、受容可能な程度の低レベ
ルに保つことが可能である。
【0023】図2に関連して上述された実施例において
は、狭帯域基礎関数及び広帯域カバーコードが各ユーザ
信号を符号化するために用いられる。本発明の別の実施
例においては、他の符号化方式に依拠することも可能で
ある、ということは当業者には容易に理解される。例え
ば、狭帯域基礎関数の代わりに広帯域基礎関数が用いら
れ得る。広帯域基礎関数が用いられる場合には、所定の
組の基礎関数を選択するために用いられるフィルタは、
もはや従来技術に係るフィルタとしては機能しない。理
論的には、基礎関数は線型に組み合わせられることが可
能であり、あるコードセットを阻止してべつのコードセ
ットを透過させるふぃるたを設計することが可能である
はずである。
【0024】図3は、本発明の一実施例に従って、図1
に示された通信衛星102によってインプリメントされ
る交換処理を模式的に示したブロック図である。通信衛
星102は、各アップリンク信号ビームに係るアップリ
ンクプロセッサ302とかくダウンリンク信号ビームに
係るダウンリンクプロセッサ304を有している。各ア
ップリンクプロセッサ302は、対応するアップリンク
信号ビームにおける全てのユーザ信号を受信し、それら
を処理して、適切なダウンリンク信号ビームに含める目
的で適切なダウンリンクプロセッサ304宛に供給す
る。このアップリンク処理には、受信したRF信号のI
Fへのダウンコンバート、符号化された狭帯域ユーザ信
号を回復する目的での各アップリンク信号ビーム毎のカ
バーコードの除去、及び、特定のユーザ信号の分離及び
特定のダウンリンクプロセッサへの転送のための狭帯域
ユーザ信号の濾波が含まれる。
【0025】各ダウンリンクプロセッサ304は、複数
個のアップリンクプロセッサ302からの狭帯域ユーザ
信号を受信し、それらのユーザ信号を対応するダウンリ
ンク信号ビームでの送信のために処理する。ダウンリン
ク処理には、それぞれのダウンリンク信号ビームに係る
ユーザ信号の加算、加算された(すなわち組み合わせら
れた)信号へ適切なカバーコードを再度適用してそれぞ
れのダウンリンク信号ビームに一意的に関連付けられた
広帯域信号を生成すること、広帯域信号を送信のために
IFからRFへアップコンバートすること、が含まれ
る。前述されているように、通信衛星102は、受信し
たそれぞれのユーザ信号を適切な宛先へ伝送する交換機
能を実現する信号中継器として機能する。
【0026】図4は、本発明の一実施例に従って図3の
通信衛星102の各アップリンクプロセッサ302によ
ってインプリメントされている処理を模式的に示すブロ
ック図である。アップリンクプロセッサ302は、ダウ
ンコンバータ402、ミキサ404、バンドパスフィル
タ406、及びプログラマブルバンドパスフィルタバン
ク408を有している。各々のプログラマブルバンドパ
スフィルタ408は、それぞれ各々のダウンリンク信号
ビームに対応している。
【0027】ダウンコンバータ402は、アップリンク
信号ビームiにおいて通信衛星102が受信した広帯域
ユーザ信号をRFからIFへダウンコンバートする。こ
こで、iは(N+1)個のアップリンク信号ビームの一
つに対応している。ミキサ404は、ダウンコンバート
された広帯域信号の全てを全体として同期させて適切な
カバーコードC(i)と混合することによって狭帯域ユ
ーザ信号を回復する逆拡散器(despreader)として機能
する。ミキサ404は、あらゆる狭帯域干渉と隣接する
アップリンク信号ビームからの干渉の双方を無相関にす
る。バンドパスフィルタ406は、所定のIF範囲の外
部に位置する不要な信号(例えば、隣接するビームトラ
フィックからの低レベル白色背景雑音及び無相関にされ
た狭帯域干渉)を取り除く。
【0028】各バンドパスフィルタ408は、狭帯域ユ
ーザ信号全体を受け入れ、単一あるいは複数個(もしく
は、適切な場合には0個)の狭帯域ユーザ信号を対応す
るダウンリンクプロセッサ(図3の304)宛に伝達す
る。各バンドパスフィルタ408は、対応するダウンリ
ンク信号ビームにおいて送出されることが意図されてい
る狭帯域ユーザ信号のみを分離して選択するようにプロ
グラムされている。例えば、バンドパスフィルタ0は、
トラフィックコードT(0)からT(k)を用いて生成
された狭帯域信号のみをダウンリンクプロセッサ0宛に
伝達するようにプログラムされている。同様に、バンド
パスフィルタ1は、トラフィックコードT(k+1)か
らT(m)を用いて生成された狭帯域信号のみをダウン
リンクプロセッサ1宛に伝達するようにプログラムされ
ており、バンドパスフィルタNは、トラフィックコード
T(N−p)からT(N)を用いて生成された狭帯域信
号のみをダウンリンクプロセッサN宛に伝達するように
プログラムされている。ここで、0<k<m<N−p<
Nである。この実施例においては、各ダウンリンクプロ
セッサは、連続するトラフィックコードの組を用いて生
成された狭帯域信号を伝達するようにプログラムされて
いる。各バンドパスフィルタ408は、非連続のトラフ
ィックコードの組を用いて生成された狭帯域信号を伝達
するようにプログラムされることも可能である。
【0029】図5は、本発明の一実施例に従って、図3
の通信衛星102の各ダウンリンクプロセッサ304に
よってインプリメントされる処理を模式的に示すブロッ
ク図である。ダウンリンクプロセッサ304は、各アッ
プリンクプロセッサ302に対して一つずつ割り当てら
れた複数個の周波数変換器502、加算器504、ミキ
サ506、及びアップコンバータ508を有している。
各々の周波数変換器502は、図3のアップリンクプロ
セッサ302から単一あるいは複数個(もしくは、適切
な場合には0個)の狭帯域ユーザ信号を受け入れ、狭帯
域信号の周波数を適切に変換する。加算器504は、全
ての狭帯域信号を加算する。ミキサ506は、加算され
た狭帯域信号を適切なカバーコードC(i)と混合して
全てのユーザ信号に対応する単一の広帯域信号を生成す
る拡散器として機能する。アップコンバータ508は、
対応するダウンリンク信号バンドにおける通信衛星10
2による送出のために広帯域信号をIFからRFへアッ
プコンバートする。
【0030】当業者には容易に理解されることである
が、交換処理のどの段階がインテリジェント化されるか
に依存して、周波数変換器502がオプションとなる場
合がある。一般に、システム動作は、地上のネットワー
ク操作制御センター(NOCC)(図示せず)によって
制御される。NOCCは、(要求に応じて)動的にコー
ドを割り当ててフィルタを再構成し、所定のルーティン
グが設定されて維持されるようにする。非同期の制御線
が、狭帯域トラフィックコードの発行に先立って同期を
取るために、サービス開始時に用いられる場合がある。
NOCCは、同一のアップリンクあるいはダウンリンク
信号ビームを用いる2つのユーザが同一の狭帯域トラフ
ィックコードを用いていないことを保証する。さらに、
NOCCは、図4のバンドパスフィルタ408が狭帯域
トラフィックコードの連続する組に対応するユーザ信号
を常にフィルタリングすることを保証するためにも用い
られ得る。
【0031】図4及び図5に示されたアップリンク及び
ダウンリンクプロセッサの実施例においては、アップリ
ンクプロセッサ302のミキサ404からダウンリンク
プロセッサ304のミキサ506までの信号処理の全て
がIFで実行される。そのため、比較的安価な、従来技
術に係るRF装置がそれらの処理を実行するコンポーネ
ントに対して用いられ得る。さらに、各アップリンク及
びダウンリンクプロセッサ内においては、処理はユーザ
レベルではなくビームレベルで実行される。すなわち、
本発明の実施例に従って、複数のユーザよりなるユーザ
ブロックが同時に個々のコンポーネント、例えばフィル
タ、によって処理される。そのため、ユーザ信号群が、
個々の交換回路を各ユーザ専用にすることなく、ユーザ
ブロックとして交換される。さらに、各ユーザ信号を相
異なった狭帯域トラフィックコードによって符号化する
ことにより、ユーザ信号が、各信号を復調することなく
交換され得る。これら全ては、搭載される交換システム
において必要とされる装置の量及び費用を大幅に低減す
る。
【0032】本発明の一実施例においては、カバーコー
ドC(i)はCDMAコードである。CDMA符号化
は、周波数分割多重アクセス(FDMA)符号化に対し
て多くの利点を有している。これらの利点のうちの幾つ
かは、他のシステムとの間の干渉の抑制や周波数の効率
的利用及び再利用に関連している。本発明が、CDMA
符号化の利点を実現しつつ効率的なFDMA的ビームレ
ベル交換を可能にしている、ということは、当業者には
容易に理解される。この意味では、本発明はCDMA符
号化及びFDMA符号化の双方の利点を実現している。
【0033】同一のアップリンク信号ビーム内で相異な
ったユーザ信号を符号化するために相異なったカバーコ
ードが用いられる本発明の実施例においては、複数個の
カバーコードデコーダ(例えば図4の404)が通信衛
星において各信号ビームを処理するために必要とされ、
相異なったフィルタの組(例えば図4の408)がその
信号ビームの相異なったユーザ信号の組の各々に対して
用いられる必要がある、ということは当業者には容易に
理解される。
【0034】図6は、本発明の一実施例に従って、図1
の通信システムの各々のユーザによってインプリメント
されるダウンリンク処理を模式的に示すブロック図であ
る。各ユーザ104は、ダウンコンバータ602、ミキ
サ604、アナログ−デジタル(A/D)コンバータ6
06、変換器608、及び復調器610を有している。
各ユーザ104は、個々のダウンリンク信号ビーム及び
単一のダウンリンク信号ビーム内の個々のユーザ信号を
それぞれ弁別するための符号化済み広帯域カバーコード
及び狭帯域トラフィックコードに基づいて特定のユーザ
信号を受信し、ダウンコンバートし、かつ復号化するス
ペクトル拡散レシーバとして機能する。
【0035】詳細に述べれば、ダウンコンバータ602
は、ユーザ104によって通信衛星102から受信され
たRF広帯域信号をそれ以降の処理のためにベースバン
ドにダウンコンバートする。別の実施例においては、広
帯域RF信号がそれ以降の処理のためにIFにダウンコ
ンバートされ得る、ということは当業者には容易に理解
される。ベースバンドへダウンコンバートすることによ
り、ユーザ104におけるそれ以降の処理に関してより
複雑ではなくより高価ではないコンポーネントを用いる
ことが可能になる。
【0036】ミキサ604は、広帯域信号を適切なカバ
ーコードC(i)と混合してダウンリンク信号ビームに
対応する狭帯域ユーザ信号を回復する逆拡散器として機
能する。A/Dコンバータ606は、狭帯域ユーザ信号
をデジタイズする。変換器608は、特定のユーザに対
応する特定の狭帯域信号を分離する目的で簡略化された
FFTを適用する。復調器610は、対応するユーザデ
ータを回復する目的で狭帯域信号を復調する。
【0037】ミキサ604の出力がFDMA信号として
処理され得る、ということは当業者には容易に理解され
る。そのため、ミキサ604の出力は、適切なFDMA
復号化技法を用いることによって復号化され得る。さら
に述べれば、用いられる復号化技法は、アップリンク処
理の際に図2のミキサ202によって実行された特定の
狭帯域符号化方式に依存している。この復号化技法に
は、全てのキャリアが一度に復号化されるような、直交
FDMA信号の変換に基づく復号化が含まれるが、それ
に限定されているわけではない。
【0038】図1に示された実施例においては、通信シ
ステム100は通信衛星に基づく通信システムであっ
て、単一の通信衛星102が複数個の地上のユーザ10
4からの信号に係る交換の全てを処理している。本発明
が別の実施例としてインプリメントされ得ることは当業
者には容易に理解される。例えば、信号中継器は、周回
している通信衛星の代わりに地上の交換ノードであって
もよい。別の実施例においては、本発明に係る通信シス
テムは2つあるいはより多くの通信衛星を有しており、
各々が地上のユーザあるいは他の通信衛星との間でのユ
ーザ信号の送受信が可能であって、通信システムによっ
てカバーされる総領域を増大させることができる。この
ような実施例においては、衛星間通信は、送信側通信衛
星によっては単に一つのダウンリンク信号ビームとして
取り扱われ、受信側通信衛星によっては一つのアップリ
ンク信号ビームとして取り扱われる。一般に、本発明は
スペクトル拡散技術を用いるあらゆる種類の有線あるい
は無線ネットワーク(例えばスター型ネットワーク)に
対して適用され得る。
【0039】以上の説明は、本発明の一実施例に関する
もので,この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例が考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。
【0040】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、衛
星交換装置の費用を受容可能なレベルに保ちつつ、必要
とされるユーザサービスを高性能に実現することが可能
な、シームレスでかつフレキシブルな衛星通信ネットワ
ークを実現するための方法及びそのための装置が提供さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に従った通信システムの模
式図。
【図2】 図1に示された通信システムにおいて全ての
ユーザによってインプリメントされているアップリンク
処理を模式的に示す図。
【図3】 図1に示された通信衛星によってインプリメ
ントされている交換処理を模式的に示す図。
【図4】 図3に示された通信衛星中の各アップリンク
プロセッサによってインプリメントされている処理を模
式的に示す図。
【図5】 図3に示された通信衛星中の各ダウンリンク
プロセッサによってインプリメントされている処理を模
式的に示す図。
【図6】 図1に示された通信システムにおいて各ユー
ザによってインプリメントされているダウンリンク処理
を模式的に示す図。
【符号の説明】
100 通信システム 102 通信衛星 104 ユーザ装置 202 ミキサ 204 ミキサ 206 アップコンバータ 208 アンテナ 302 アップリンクプロセッサ 304 ダウンリンクプロセッサ 402 ダウンコンバータ 404 ミキサ 406 バンドパスフィルタ 408 バンドパスフィルタ 502 周波数変換器 504 加算器 506 ミキサ 508 アップコンバータ 602 ダウンコンバータ 604 ミキサ 606 A/Dコンバータ 608 簡略化FFT 610 復調器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マシュー ジェイ.シャーマン アメリカ合衆国、07031 ニュージャー ジー、ノース アーリントン、ナインス ストリート 15 (56)参考文献 特開 平6−21913(JP,A) 特開 平10−56437(JP,A) 特開 平6−120879(JP,A) 特開 平7−115681(JP,A) 特開 平7−123071(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 1/69 - 1/713 H04J 13/00 - 13/06 H04B 7/195

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 通信信号を処理する方法において、 (a)狭帯域信号を生成するために、対応するアップリ
    ンク信号ビーム中のデータストリームを独特に識別する
    トラフィックコードに従って、データストリームに対し
    て周波数変換を適用するステップと、 (b)広帯域信号を生成するために、前記狭帯域信号を
    カバーコードで拡散するステップと、 (c)1つ以上のアップリンク信号ビームを受信するよ
    うに適合された信号中継器へ、アップリンク信号ビーム
    中の前記広帯域信号を送信するステップとを有し、 各アップリンク信号ビームは、1つ以上の広帯域信号を
    含み、各アップリンク信号ビームのデータストリーム
    は、2つ以上の相異なったトラフィックコードに従って
    変換され、重畳するアップリンク信号ビーム中の同一ト
    ラフィックコードを有する狭帯域信号が相異なったカバ
    ーコードで拡散されることを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 前記信号中継器が周回通信衛星であり、 各アップリンク信号ビームが前記通信衛星の相異なった
    カバレージエリアに対応しており、 各データストリームが前記カバレージエリアのうちの一
    つに位置する前記通信衛星の相異なったユーザに対応し
    ていることを特徴とする請求項1の方法。
  3. 【請求項3】 各トラフィックコードが相異なった狭帯
    域高速フーリエ(Fourier)変換(FFT)ビンに対応
    しており、各カバーコードが相異なった広帯域ダイレク
    トシーケンス拡散コードに対応していることを特徴とす
    る請求項1の方法。
  4. 【請求項4】 通信信号を処理する方法において、 (a)1つ以上のアップリンク信号ビームを受信するス
    テップと、 (b)1つ以上の狭帯域信号を生成するために、各アッ
    プリンク信号ビームを対応するカバーコードで逆拡散す
    るステップと、 (c)1つ以上のダウンリンクビームに対する狭帯域信
    号を分離するために、各アップリンク信号ビームに対す
    る1つ以上の狭帯域信号を選択的にバンドパスフィルタ
    リングするステップと、 (d)各ダウンリンク信号ビームに対する前記狭帯域信
    号を加算するステップと、 (e)前記ダウンリンク信号ビームのうちの1つに対す
    る広帯域信号を生成するために、加算された信号の各々
    を対応するカバーコードで拡散するステップと、 (f)各ダウンリンク信号ビームに対する前記広帯域信
    号を送信するステップとを有し、 前記ステップ(a)において、 各アップリンク信号ビームは、1つ以上の広帯域信号を
    含み、各広帯域信号は、 (1)狭帯域信号を生成す
    るために、データストリームをトラフィックコードで変
    調するステップ、及び (2)前記広帯域信号を生成するために、前記狭帯域信
    号をカバーコードで拡散するステップにより生成されて
    おり、 各アップリンク信号ビームのデータストリームは、2つ
    以上の相異なったトラフィックコードで変調され、1つ
    以上のカバーコードによって拡散され、 重畳するアップリンク信号ビーム中の同一のトラフィッ
    クコードを有する狭帯域信号が相異なったカバーコード
    で拡散されていることを特徴とする方法。
  5. 【請求項5】 前記方法は、周回通信衛星によってイン
    プリメントされており、 各アップリンク信号ビームは、前記通信衛星の相異なっ
    たカバレージエリアに対応しており、 各ダウンリンク信号ビームは、前記通信衛星の相異なっ
    たカバレージエリアに対応しており、 各狭帯域信号は、前記カバレージエリアのうちの一つに
    位置する前記通信衛星 の相異なったユーザに対応するこ
    とを特徴とする請求項4の方法。
  6. 【請求項6】 通信信号を処理する方法において、 (a)信号中継器から広帯域信号を受信するステップ
    と、 (b)受信した前記広帯域信号に対する前記狭帯域信号
    を復元するために、前記受信した広帯域信号を対応する
    カバーコードで逆拡散するステップと、 (c)対応するデータストリームを回復するために、前
    記狭帯域信号を処理するステップとを有し、 前記ステップ(a)において、 前記広帯域信号は、前記信号中継器により送信された複
    数のダウンリンク信号ビームのうちの一つに対応してお
    り、 各ダウンリンク信号ビームは、広帯域信号を有し、 各広帯域信号は、1つ以上の狭帯域信号を1つ以上のカ
    バーコードで拡散することによって生成され、 前記各ダウンリンク信号ビームに係る前記狭帯域信号
    は、対応するアップリンク信号ビーム中のデータストリ
    ームを独特に識別する2つ以上の相異なるトラフィック
    コードに従って、データストリームに対して周波数変換
    を行うことによって生成されており、 重畳するダウンリンク信号ビーム中の同一のトラフィッ
    クコードを有する狭帯域信号は、相異なったカバーコー
    ドで拡散されていることを特徴とする方法。
  7. 【請求項7】 前記信号中継器は、周回通信衛星であ
    り、 各ダウンリンク信号ビームは、前記通信衛星の相異なっ
    たカバレージエリアに対応しており、 各狭帯域信号は、前記カバレージエリアのうちの一つに
    位置する前記通信衛星の相異なったユーザに対応するこ
    とを特徴とする請求項6の方法。
  8. 【請求項8】 各トラフィックコードが相異なった狭帯
    域FFTビンに対応しており、各カバーコードが相異な
    った広帯域ダイレクトシーケンス拡散コード に対応して
    いることを特徴とする請求項6の方法。
  9. 【請求項9】 前記ステップ(c)が、 (1)前記狭帯域信号をデジタイズするステップと、 (2)前記特定の狭帯域信号を分離するために、前記デ
    ジタイズされた信号に対して簡略化FFTを適用するス
    テップと、 (3)前記対応するデータストリームを回復するため
    に、前記特定の狭帯域信号を復調するステップとをを有
    することを特徴とする請求項6の方法。
  10. 【請求項10】通信信号を処理する方法において、 (a)狭帯域信号を生成するために、データストリーム
    をトラフィックコードで変調するステップと、 (b)広帯域信号を生成するために、前記狭帯域信号を
    カバーコードで拡散するステップと、 (c)1つ以上のアップリンク信号ビームを受信するよ
    うに適応された信号中継器へ、アップリンク信号ビーム
    において前記広帯域信号を送信するステップとを有し、 各アップリンク信号ビームは、1つ以上の広帯域信号を
    含み、 各アップリンク信号ビームのデータストリームは、2つ
    以上の相異なったトラフィックコードで変調され、かつ
    1つ以上のカバーコードで拡散されており、 重畳するアップリンク信号ビーム中の同一トラフィック
    コードを有する狭帯域信号は、相異なったカバーコード
    で拡散されており、 前記信号中継器は、周回通信衛星であり、 各アップリンク信号ビームは、前記通信衛星の相異なっ
    たカバレージエリアに対応しており、 各データストリームは、前記カバレージエリアのうちの
    一つに位置する前記通信衛星の相異なったユーザに対応
    していることを特徴とする方法。
  11. 【請求項11】 通信信号を処理する方法において、 (a)1つ以上のアップリンク信号ビームを受信するス
    テップと、 (b)1つ以上の狭帯域信号を生成するために、各アッ
    プリンク信号ビームを対応するカバーコードで逆拡散す
    るステップと、 (c)1つ以上のダウンリンク信号ビームに対する狭帯
    域信号を分離するために、各アップリンク信号ビームに
    対する前記1つ以上の狭帯域信号を選択的にバンドパス
    フィルタリングするステップと、 (d)各ダウンリンク信号ビームに対する前記狭帯域信
    号を加算するステップと、 (e)前記ダウンリンク信号ビームのうちの1つに対す
    る広帯域信号を生成するために、各加算された信号を対
    応するカバーコードで拡散するステップと、 (f)各ダウンリンク信号ビームに対する前記広帯域信
    号を送信するステップとを有し、 前記ステップ(a)において、各アップリンク信号ビー
    ムは、1つ以上の広帯域信号を含み、 各広帯域信号は、 (1)狭帯域信号を生成するために、対応するアップリ
    ンク信号ビームの中のデータストリームを独特に識別す
    るトラフィックコードに従って、データストリームに周
    波数変換を適用するステップ、及び (2)前記広帯域信号を生成するために、前記狭帯域信
    号をカバーコードで拡散するステップによって生成され
    ており、 各アップリンク信号ビームのデータストリームは、2つ
    以上の相異なったトラフィックコードに従って変換さ
    れ、かつ1つ以上のカバーコードで拡散されており、 重畳するアップリンク信号ビームにおける同一のトラフ
    ィックコードを有する狭帯域信号が相異なったカバーコ
    ードによって拡散されていることを特徴とする方法。
  12. 【請求項12】 通信信号を処理する方法において、 (a)信号中継器から広帯域信号を受信するステップ
    と、 (b)受信した前記広帯域信号に対する狭帯域信号を復
    元するために、前記受信した広帯域信号を対応するカバ
    ーコードで逆拡散するステップと、 (c)対応するデータストリームを回復するために、前
    記狭帯域信号を処理するステップとを有し、 前記ステップ(a)において、 前記広帯域信号は、前記信号中継器によって送信された
    複数個のダウンリンク信号ビームのうちの一つに対応し
    ており、 前記各ダウンリンク信号ビームは、広帯域信号を有し、 各広帯域信号は、1つ以上の狭帯域信号を1つ以上のカ
    バーコードで拡散することによって生成されており、 各ダウンリンク信号ビームに対する前記狭帯域信号は、
    2つ以上の相異なったトラフィックコードに従ってデー
    タストリームに周波数変換を適用することによって生成
    されており、 重畳するダウンリンク信号ビームにおけ
    る同一のトラフィックコードを有する狭帯域信号は、相
    異なったカバーコードによって拡散されており、 前記ステップ(c)において、 前記信号中継器は、周回通信衛星であり、 各ダウンリンク信号ビームは、前記通信衛星の相異なっ
    たカバレージエリアに対応しており、 各狭帯域信号は、前記カバレージエリアのうちの一つに
    位置する前記通信衛星の相異なったユーザに対応するこ
    とを特徴とする方法。
  13. 【請求項13】 通信信号を処理する方法において、 (a)信号中継器から広帯域信号を受信するステップ
    と、 (b)受信した前記広帯域信号に対する狭帯域信号を復
    元するために、前記受信した広帯域信号を対応するカバ
    ーコードで逆拡散するステップと、 (c)対応するデータストリームを回復するために、前
    記狭帯域信号を処理するステップとを有し、 前記ステップ(a)において、 前記広帯域信号は、前記信号中継器により送信された複
    数のダウンリンク信号 ビームのうちの一つに対応してお
    り、 各ダウンリンク信号ビームは、広帯域信号を有し、 各広帯域信号は、1つ以上の狭帯域信号を1つ以上のカ
    バーコードで拡散することにより生成されており、 各ダウンリンク信号ビームに対する前記狭帯域信号は、
    2つ以上の相異なったトラフィックコードに従ってデー
    タストリームに周波数変換を適用することによって生成
    されており、 重畳するダウンリンク信号ビームにおけ
    る同一のトラフィックコードを有する狭帯域信号は、相
    異なったカバーコードによって拡散されており、 前記ステップ(c)が、 (1)前記狭帯域信号をデジタイズするステップと、 (2)前記特定の狭帯域信号を分離するために、前記デ
    ジタイズされた信号に対して簡略化FFTを適用するス
    テップと、 (3)前記対応するデータストリームを回復するため
    に、前記特定の狭帯域信号を復調するステップとを有す
    ることを特徴とする信号処理方法。
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