JPH11112469A - スぺクトラム拡散通信装置 - Google Patents

スぺクトラム拡散通信装置

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JPH11112469A
JPH11112469A JP9281138A JP28113897A JPH11112469A JP H11112469 A JPH11112469 A JP H11112469A JP 9281138 A JP9281138 A JP 9281138A JP 28113897 A JP28113897 A JP 28113897A JP H11112469 A JPH11112469 A JP H11112469A
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JP
Japan
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signal
spread spectrum
station
spectrum communication
frame synchronization
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Application number
JP9281138A
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English (en)
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Tetsuo Kanda
哲夫 神田
Kazuo Moritomo
和夫 森友
Toshihiko Akeboshi
俊彦 明星
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Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スペクトル拡散通信が可能であるか否かを正
確に判定することができるスペクトル拡散通信装置を提
供する。 【解決手段】 比較回路104が検波回路103によっ
て検波されたIF信号の検波出力と予め定められたしき
い値とを比較し、この比較結果に基づいてキャリアセン
ス信号を出力する一方、フレーム同期回路106が相関
器105により逆拡散復調された復調データの中から送
信機302で送信するデータフレームの開始時点を示す
ユニークワードのシンボルパターンと一致するパターン
を検出し、該パターンを検出した時にフレーム同期信号
を出力する。その後、制御回路108が比較回路104
からのキャリアセンス信号及びフレーム同期回路106
からのフレーム同期信号に基づいて自局が通信できるか
否かを判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非同期TDMA方
式を使用し多元アクセスを行うスペクトラム拡散通信装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より複数の局が同一の周波数帯域の
中で、互いに非同期にそれぞれ相手局と無線通信を行う
場合には、各局が時分割的に通信を行うTDMA(Time
division multiple access)方式が用いられる。この
通信方式では、各局は自局が発信する信号と他局から発
信される信号との衝突を避けるために、通信を行う前に
他局から信号が発信されているか否かを一定時間の間に
チェックし、さらに自局が発信する信号の周波数帯域が
利用できるか否かを調べるためにキャリアセンスを行
う。
【0003】キャリアセンスとは他局から発信される信
号を検出し、この検出された信号レベルをあるしきい値
と比較し、自局が信号を発信することができるか判断す
ることである。具体的には、検出された信号レベルがそ
のしきい値より高い場合には、他局の発する信号が存在
すると判断し、逆に低い場合には、自局で発信する信号
の周波数帯域が占有されていないので、自局で信号を発
信することが可能であると判断する。
【0004】一方、無線通信においては、他システムか
らの干渉や雑音などによる影響を受け難い通信方式とし
て、スペクトラム拡散通信方式がある。スペクトラム拡
散通信方式では、あらかじめ送信側で伝送すべき狭帯域
信号を擬似ランダム系列との乗算によって周波数軸上で
広帯域に拡散した後に電波として空間に送出し、受信側
では送信側でスペクトラム拡散に用いられたものと同一
の擬似ランダム符号との相関演算を行うことでもとのデ
ータシンボルの復調を行う。この時使用される擬似ラン
ダム符号は一般に拡散符号と呼ばれ、この拡散符号の符
号長は受信側での相関演算処理によって等価的に得られ
る利得として、処理利得(process gain)と呼ばれる。
この処理利得が大きいほど、そのスペクトラム拡散通信
は外部からの雑音や干渉に強く、また異なる拡散符号を
利用しているシステム同士は、それらの拡散符号同士の
相互相関が小さければ互いに干渉を受けることなく同一
の周波数帯域を同時に共有できるという利点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】スペクトラム拡散通信
では、前述したように複数システムの帯域共有が可能で
あり、他システムからの信号レベルがたとえ大きい時で
あっても、逆拡散時の処理利得によって自システムの信
号を外部からの干渉に影響されることなく受信すること
が可能となる。
【0006】図4はスペクトラム拡散通信の一形態を示
し、図中の局A1,A2,A3はそれぞれ同一の拡散符
号を利用する同一システムとし、局B1はこれらとは異
なる拡散符号を使用する他システムであるとする。
【0007】今、局A1が自システム内の局A2から発
信される信号と、他システムである局B1から発信され
る信号を同時に受信していると仮定する。この時、局A
1において受信される信号スペクトラムは、図5に示す
ように局A2からの信号に対して、局B2からの干渉波
が重畳されたものとなる。図5はスペクトラム拡散通信
における逆拡散復調の概念図である。
【0008】ここで、局A1の受信機がキャリアセンス
を行うと、局B1からの干渉成分の信号レベルが大きい
ために、局A2からの信号の周波数帯域が占有されてい
ると判定する。しかしながら、このような状態であって
も、局A1の受信機が相関演算による逆拡散復調を行う
と、処理利得の分だけ自システムである局A2からの信
号レベルが増大するためにデータ復調が可能となり、局
A2から局A1への通信は可能である。
【0009】従って、スペクトル拡散通信では、キャリ
アセンスによって周波数帯域が占有されているように見
えても、実際には処理利得のために干渉レベル以下の信
号成分を復調することは可能である。よって、キャリア
センスによって周波数帯域の占有状況を正確に検知する
ことは困難であり、その結果、スペクトル拡散通信が可
能であるか否かを正確に判定することができなかった。
【0010】そこで、本発明の目的は、上記問題を解消
すべく、スペクトル拡散通信が可能であるか否かを正確
に判定することができるスペクトル拡散通信装置を提供
することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1のスぺクトラム拡散通信装置は、自システ
ム及び他システムの他局から送信される信号の出力を検
出する検出手段と、前記検出手段により検出された信号
の出力を所定のしきい値と比較し、この比較結果に基づ
いてキャリアセンス信号を出力する比較手段と、前記他
局から送信される信号に対して相関演算を行い該演算結
果を出力する相関演算手段と、前記演算結果の中から所
定のシンボルパターンを検出し、該シンボルパターンを
検出した時にフレーム同期信号を出力するフレーム同期
手段と、前記キャリアセンス信号及び前記フレーム同期
信号に基づいて自局が通信できるか否かを判定する判定
手段と備えることを特徴とする。
【0012】請求項2のスぺクトラム拡散通信装置は、
請求項1記載のスぺクトラム拡散通信装置において、前
記フレーム同期信号を検出した場合に、前記判定手段は
自局が受信できると判定することを特徴とする。
【0013】請求項3のスぺクトラム拡散通信装置は、
請求項1記載のスぺクトラム拡散通信装置において、前
記フレーム同期信号を検出せずに、前記キャリアセンス
信号がアクティブである場合には、前記判定手段は自局
が送信できないと判定することを特徴とする。
【0014】請求項4のスぺクトラム拡散通信装置は、
請求項1記載のスぺクトラム拡散通信装置において、前
記フレーム同期信号を検出せずに、前記キャリアセンス
信号がアクティブでない場合には、前記判定手段は自局
が送信できると判定することを特徴とする。
【0015】請求項5のスぺクトラム拡散通信装置は、
請求項1乃至4のいずれか1項記載のスぺクトラム拡散
通信装置において、さらに前記所定のしきい値を増減す
るしきい値増減手段を備えることを特徴とする。
【0016】請求項6のスぺクトラム拡散通信装置は、
請求項5記載のスぺクトラム拡散通信装置において、前
記フレーム同期信号を検出し、前記キャリアセンス信号
がアクティブでない場合には、前記しきい値増減手段は
前記所定のしきい値を減少させることを特徴とする。
【0017】請求項7のスぺクトラム拡散通信装置は、
請求項5記載のスぺクトラム拡散通信装置において、前
記フレーム同期信号を検出せずに、前記キャリアセンス
信号がアクティブである場合には、前記しきい値増減手
段は前記所定のしきい値を増加させることを特徴とす
る。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
【0019】(1)第1の実施の形態 図1は本発明の第1の実施の形態に係るスぺクトラム拡
散通信装置の構成を示す。本発明の第1の実施の形態に
係るスぺクトラム拡散通信装置は、主としてアンテナ1
01、アンテナ切り替えスイッチ111、受信機301
及び送信機302からなる。
【0020】受信機301は、アンテナ101を介して
受信した高周波受信信号に含まれる利用帯域外の信号や
雑音を除去し、高周波受信信号を中間周波数帯のIF信
号に周波数変換を行う高周波部102と、高周波部10
2から出力されるIF信号を検波する検出手段としての
検波回路103と、検波回路103によって検波された
IF信号の検波出力と予め定められたしきい値とを比較
し、キャリアセンス信号を出力する比較手段としての比
較回路104と、周波部102から出力されるIF信号
を逆拡散復調する相関演算手段としての相関器105
と、相関器105により逆拡散復調された復調データの
中から送信機302で送信するデータフレームの開始時
点を示すユニークワードのシンボルパターンと一致する
パターンを検出し、該パターンを検出した時にフレーム
同期信号を出力するフレーム同期手段としてのフレーム
同期回路106と、高周波部102より出力されるIF
信号からチップレートのクロックを再生し、受信機30
1において送信機302とのクロック同期を保持するた
めの同期再生回路107と、比較回路104からキャリ
アセンス信号を取得し、フレーム同期回路106からフ
レーム同期信号を取得し、これら2つの制御信号の状態
に基づいて自局が通信できるか否かを判定し、送信機3
02の送信動作及び受信機301の受信動作を制御する
判定手段としての制御回路108と、相関器105によ
り逆拡散復調された復調データを図示しないCPU又は
データ解析部に送る受信データ線201とを備えてい
る。
【0021】送信機302は、図示しないCPU又はデ
ータ解析部から送信データ線202を介して送られてき
たデータ信号を変調し、制御回路108から送られてく
る命令に従いこの変調されたデータ信号の送信を制御す
る変調回路及び送信制御回路109と、変調されたデー
タ信号を高周波送信信号に周波数変換する高周波部11
0とを備えている。
【0022】以下、図1を参照しながら本発明の第1の
実施の形態に係るスぺクトラム拡散通信装置の処理動作
について説明する。
【0023】まず、高周波部102はアンテナ101及
びアンテナ切り替えスイッチ111を介して高周波受信
信号を受信し、高周波部102が備えている受信フィル
タで利用帯域外の信号や雑音を除いた後、一旦、高周波
受信信号を中間周波数帯のIF信号に周波数変換を行
う。そして、この高周波部102から出力されるIF信
号を検波回路103が検波し、比較回路104がそのI
F信号の検波出力と予め定められたしきい値とを比較す
る。これにより、IF信号の検波出力が予め定められた
しきい値より大きいかときにキャリアセンス信号が制御
回路108に送られる。従って、検波回路103及び比
較回路104が受信信号のキャリアセンスを行う。
【0024】一方、高周波部102から出力されるIF
信号は、相関器105へも送られる。この相関器105
の構成については、デジタル回路で構成するもの又はア
ナログ素子で構成するもの等が考えられるが、自システ
ム内の相手局送信機でスペクトラム拡散に用いた拡散符
号と同一の符号を備え、この符号レプリカとIF信号と
の相関演算を行うものであればよい。この相関器105
はIF信号を逆拡散復調し復調データを取得する。ま
た、受信機301においてフレーム同期を獲得するた
め、つまりデータ開始タイミングを識別するために、こ
の復調データのデータフレームの先頭部分には送信機3
02で送信するデータフレームの開始時点を示すユニー
クワードが付加されている。そして、フレーム同期回路
106は復調データ中にこのユニークワードのシンボル
パターンと一致するパターンを検出するとフレーム同期
信号を制御回路108へ出力する。
【0025】これらにより、制御回路108は、比較回
路104からキャリアセンス信号及びフレーム同期回路
106からフレーム同期信号という2つの制御信号を得
る。そして、制御回路108はこれらの信号の状態によ
って自局が通信できるか否かを判定し、自局の送信機3
02の送信動作及び受信機301の受信動作を制御す
る。具体的には、フレーム同期信号を検出した場合に
は、現在受信中の信号は自システム内の他局から送られ
ているものであり受信可能なので、受信機301は相関
器105で逆拡散復調された復調データを図示しないC
PU又はデータ解析部へ送り上位プロトコル層での受信
シーケンスに委ねる。また、フレーム同期信号を検出し
ていないがキャリアセンス信号がアクティブの場合に
は、他システムからの干渉や妨害が存在するものと判断
し、これらの干渉や妨害が消失するまで自局の送信機に
対してデータ信号の送信の待機を指示する。さらに、フ
レーム同期信号を検出していなくキャリアセンス信号が
アクティブでない場合には、周波数帯域が占有されてい
ないので自局の送信機に対してデータ信号の送信を指示
する。
【0026】上述したように、第1の実施の形態によれ
ば、制御回路108が比較回路104からのキャリアセ
ンス信号及びフレーム同期回路106からのフレーム同
期信号に基づいて自局が通信できるか否かを判定するの
で、スペクトル拡散通信が可能であるか否かを正確に判
定することができる。
【0027】(2)第2の実施の形態 ここで再度、スペクトラム拡散通信における逆拡散復調
後の処理利得の効果について考察すると、図4では他シ
ステムの局B1からの干渉を受けている局A2からの信
号を、局A1において逆拡散復調できるため、自システ
ム内の局A2からのデータ伝送が可能となっている。
尚、局A1、A2、A3、及び局B1のスぺクトラム拡
散通信装置の構成は、本発明の第1の実施の形態に係る
スぺクトラム拡散通信装置の構成と同様である。
【0028】いま、仮に局A2を含めた同一システム内
のすべての局が全く発信をしていないとすると、局A1
は他システムである局B1からの干渉信号を受信するだ
けである。この時、局A1の受信機301は局B1から
の干渉信号が検波回路103のしきい値レベルを超えて
いるために、キャリアセンス信号がアクティブとなり使
用帯域が占有されていると制御回路108が判断する。
そのため局A1は、自局の送信機302に対して帯域が
開放されるまで発信を待機するように制御する。
【0029】しかし実際には、局B1からの干渉信号が
ある場合でも、同一システム内にある局A1、A2、A
3は互いに処理利得によって局B1からの干渉信号に影
響されずに通信ができるはずであり、局B1の帯域占有
に対して自システム内での発信を待機する必要はない。
これは、局A1がキャリアセンスを行う際のしきい値レ
ベルが適切ではないために生じる問題である。
【0030】図2は本発明の第2の実施の形態に係るス
ぺクトラム拡散通信装置の構成を示す。本発明の第2の
実施の形態に係るスぺクトラム拡散通信装置の構成は、
本発明の第1の実施の形態に係るスぺクトラム拡散通信
装置の構成にしきい値増減手段としてのしきい値設定部
402を加えた点が異なり、その他の構成は同様であ
る。しきい値設定部402は制御回路108から送られ
てくる制御信号に基づいてキャリアセンス判定時のしき
い値を適切な値に設定する。
【0031】図3は制御回路108の動作アルゴリズム
を示す。
【0032】まず、ステップS301において、制御回
路108は図示しないCPU又はデータ解析部から自局
の発信要求を受け取ると、フレーム同期回路106から
のフレーム同期信号を検出できるか否か判別する。
【0033】ステップS301でフレーム同期信号を検
出した場合には、ステップS302において、制御回路
108はキャリアセンス信号がアクティブであるか否か
を判別し、キャリアセンス信号がアクティブでない場
合、即ちフレーム同期信号を検出したにもかかわらずキ
ャリアセンス信号がアクティブでない場合には、制御回
路108は比較回路104のしきい値が最適値よりも高
いと判断し、制御回路108から送られてくる制御信号
に基づいてしきい値設定部402がしきい値を減小し
(ステップS303)、受信機301が受信データの取
り込みを開始し(ステップS304)、受信データの取
り込みを完了した後に(ステップS305)、ステップ
S301に戻る。一方、ステップS302の判別の結
果、キャリアセンス信号がアクティブである場合には、
制御回路108は比較回路104のしきい値が最適値で
あると判断し、ステップS303をスキップし、ステッ
プS304に進む。
【0034】ステップS301でフレーム同期信号を検
出しなかった場合には、ステップS306において、制
御回路108はキャリアセンス信号がアクティブである
か否かを判別する。ステップS306の判別の結果、キ
ャリアセンス信号がアクティブでない場合には、ステッ
プS307において、各局が予め設定した所定時間の
間、再びフレーム同期回路106からのフレーム同期信
号を検出できるか否かの判別及びキャリアセンス信号が
アクティブであるか否かの判別を行い、フレーム同期信
号を検出した場合及びフレーム同期信号を検出していな
いがキャリアセンス信号がアクティブである場合には、
ステップS301に戻る一方、フレーム同期信号を検出
しておらずキャリアセンス信号がアクティブでない場合
には、使用帯域はいかなる局にも占有されていないの
で、自局からの送信を開始し(ステップS308)、送
信を完了した後に(ステップS309)、ステップS3
01に戻る。
【0035】ここで、ステップS306でキャリアセン
ス信号がアクティブでない場合には、ステップS301
でフレーム同期信号を検出していないので、使用帯域は
いかなる局にも占有されていないと判断できる。しかし
ながら、自システム内の他局も自局と同様なアルゴリズ
ムで制御されていることを考慮すると、この時点で自局
の発信を許可した場合には、自システム内の他局との同
時発信による衝突のおそれがある。そこで、そのような
衝突を回避するために、ステップS307で各局が予め
設定した所定時間の間、フレーム同期回路106からの
フレーム同期信号を検出できるか否かの判別及びキャリ
アセンス信号がアクティブであるか否かの判別を行うこ
とにしている。
【0036】ステップS306において、キャリアセン
ス信号がアクティブである場合には、制御回路108は
比較回路104のしきい値が最適値よりも低いと判断
し、制御回路108から送られてくる制御信号に基づい
てしきい値設定部402がしきい値を増大し(ステップ
S310)、ステップS311において、制御回路10
8はキャリアセンス信号がアクティブであるか否かを判
別し、キャリアセンス信号がアクティブでない場合に
は、ステップS312で各局が予め設定した所定時間の
間、再びキャリアセンス信号がアクティブであるか否か
を判別する。この判別処理も上記と同様に自システム内
の他局との同時発信による衝突を回避するために行う。
【0037】ステップS312において、キャリアセン
ス信号がアクティブである場合は、ステップS311に
戻る一方、キャリアセンス信号がアクティブでない場合
には、使用帯域はいかなる局にも占有されていないの
で、自局からの送信を開始し(ステップS313)、送
信を完了した後に(ステップS314)、ステップS3
01に戻る。
【0038】ステップS311でキャリアセンス信号が
アクティブである場合には、制御回路108では追従不
可能な干渉信号があるものと判断し、先に増大させたし
きい値を元の値に戻し(ステップS315)、送信を中
止し(ステップS316)、ステップ301に戻る。
【0039】以上のような制御回路108のアルゴリズ
ムにより、他システムからの干渉信号が存在しても、干
渉信号レベルが処理利得を含めた信号レベルよりも小さ
く、データ復調に影響を与えない時には、送信を待機す
ることなく自システム内でのデータ伝送が可能となる。
【0040】上述したように、第2の実施の形態によれ
ば、しきい値設定部402が制御回路108から送られ
てくる制御信号に基づいてキャリアセンス判定時のしき
い値を適切な値に増減するので、スペクトル拡散通信が
可能であるか否かをより正確に判定することができる。
【0041】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項1の
スぺクトラム拡散通信装置によれば、判定手段がキャリ
アセンス信号及びフレーム同期信号に基づいて自局が通
信できるか否かを判定するので、スペクトル拡散通信が
可能であるか否かを正確に判定することができる。
【0042】請求項2のスぺクトラム拡散通信装置によ
れば、フレーム同期信号を検出した場合に、判定手段は
自局が受信できると判定するので、スペクトル拡散通信
が可能であるか否かをより正確に判定することができ
る。
【0043】請求項3のスぺクトラム拡散通信装置によ
れば、フレーム同期信号を検出せずに、キャリアセンス
信号がアクティブである場合には、判定手段は自局が送
信できないと判定するので、スペクトル拡散通信が可能
であるか否かをより正確に判定することができる。
【0044】請求項4のスぺクトラム拡散通信装置によ
れば、フレーム同期信号を検出せずに、キャリアセンス
信号がアクティブでない場合には、判定手段は自局が送
信できると判定するので、スペクトル拡散通信が可能で
あるか否かをより正確に判定することができる。
【0045】請求項5のスぺクトラム拡散通信装置によ
れば、しきい値増減手段がさらに所定のしきい値を増減
するので、スペクトル拡散通信が可能であるか否かをよ
り正確に判定することができる。
【0046】請求項6のスぺクトラム拡散通信装置によ
れば、フレーム同期信号を検出し、キャリアセンス信号
がアクティブでない場合には、しきい値増減手段は所定
のしきい値を減少させるので、スペクトル拡散通信が可
能であるか否かをより正確に判定することができる。
【0047】請求項7のスぺクトラム拡散通信装置によ
れば、フレーム同期信号を検出せずに、キャリアセンス
信号がアクティブである場合には、しきい値増減手段は
所定のしきい値を増加させるので、スペクトル拡散通信
が可能であるか否かをより正確に判定することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るスぺクトラム
拡散通信装置の構成図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態に係るスぺクトラム
拡散通信装置の構成図である。
【図3】制御回路108の動作アルゴリズムを示すフロ
ーチャートである。
【図4】スペクトラム拡散通信の一形態を示す図であ
る。
【図5】スペクトラム拡散通信における逆拡散復調の概
念図である。
【符号の説明】
101 アンテナ 102,110 高周波部 103 検波回路 104 比較回路 105 相関器 106 フレーム同期回路 107 同期再生回路 108 制御回路 109 変調回路及び送信制御回路 111 アンテナ切り替えスイッチ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自システム及び他システムの他局から送
    信される信号の出力を検出する検出手段と、前記検出手
    段により検出された信号の出力を所定のしきい値と比較
    し、この比較結果に基づいてキャリアセンス信号を出力
    する比較手段と、前記他局から送信される信号に対して
    相関演算を行い該演算結果を出力する相関演算手段と、
    前記演算結果の中から所定のシンボルパターンを検出
    し、該シンボルパターンを検出した時にフレーム同期信
    号を出力するフレーム同期手段と、前記キャリアセンス
    信号及び前記フレーム同期信号に基づいて自局が通信で
    きるか否かを判定する判定手段と備えることを特徴とす
    るスぺクトラム拡散通信装置。
  2. 【請求項2】 前記フレーム同期信号を検出した場合
    に、前記判定手段は自局が受信できると判定することを
    特徴とする請求項1記載のスぺクトラム拡散通信装置。
  3. 【請求項3】 前記フレーム同期信号を検出せずに、前
    記キャリアセンス信号がアクティブである場合には、前
    記判定手段は自局が送信できないと判定することを特徴
    とする請求項1記載のスぺクトラム拡散通信装置。
  4. 【請求項4】 前記フレーム同期信号を検出せずに、前
    記キャリアセンス信号がアクティブでない場合には、前
    記判定手段は自局が送信できると判定することを特徴と
    する請求項1記載のスぺクトラム拡散通信装置。
  5. 【請求項5】 さらに前記所定のしきい値を増減するし
    きい値増減手段を備えることを特徴とする請求項1乃至
    4のいずれか1項記載のスぺクトラム拡散通信装置。
  6. 【請求項6】 前記フレーム同期信号を検出し、前記キ
    ャリアセンス信号がアクティブでない場合には、前記し
    きい値増減手段は前記所定のしきい値を減少させること
    を特徴とする請求項5記載のスぺクトラム拡散通信装
    置。
  7. 【請求項7】 前記フレーム同期信号を検出せずに、前
    記キャリアセンス信号がアクティブである場合には、前
    記しきい値増減手段は前記所定のしきい値を増加させる
    ことを特徴とする請求項5記載のスぺクトラム拡散通信
    装置。
JP9281138A 1997-09-30 1997-09-30 スぺクトラム拡散通信装置 Pending JPH11112469A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100311523B1 (ko) * 1999-08-14 2001-10-18 서평원 프레임 동기 획득 방법
EP2224603A1 (en) * 2001-11-01 2010-09-01 Sony Corporation Reception apparatus and reception method

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