JPH11215079A - マルチキャリア送受信装置及びその方法 - Google Patents

マルチキャリア送受信装置及びその方法

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JPH11215079A
JPH11215079A JP10029129A JP2912998A JPH11215079A JP H11215079 A JPH11215079 A JP H11215079A JP 10029129 A JP10029129 A JP 10029129A JP 2912998 A JP2912998 A JP 2912998A JP H11215079 A JPH11215079 A JP H11215079A
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carrier
multicarrier
signal
band
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Katsumi Takaoka
勝美 高岡
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マルチパス環境下に強い伝送方式として、デ
ジタル変調もしくは無変調の信号を、マルチキャリアを
用いて伝送しようとするマルチキャリア伝送装置に関す
る。 【解決手段】 送信すべき入力信号を複数のキャリアに
のせて伝送を行うマルチキャリア送信装置において、前
記伝送に用いるキャリアを2波以上のマルチキャリアと
し、前記マルチキャリアの周波数を整数比で示したと
き、奇数値となるキャリアは2波以上存在せず、かつ、
前記マルチキャリアのどの2波においても奇数倍の関係
にはならないように、前記マルチキャリアの周波数を制
御する手段4Aと、前記制御する手段により制御される
前記マルチキャリアの周波数になるように前記入力信号
を周波数変換する変換手段1A,2A,3Aと、前記変
換手段により周波数変換された前記マルチキャリアの各
帯域を通過させるバンドパスフィルタ5A,6A,7A
と、前記バンドパスフィルタにより出力される信号を合
成する手段8Aとを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マルチパス環境下
に強い伝送方式として、デジタル変調もしくは無変調の
信号を、マルチキャリアを使用して伝送しようとするマ
ルチキャリア伝送装置に関する。
【0002】
【従来の技術】デジタル無線伝送を行う場合、伝送され
る信号には、キャリア同期、シンボル同期、サンプル同
期等の同期信号、基準信号、情報信号が含まれる。受信
された信号は振幅・位相共に変動する。これは、システ
ムの静的な特性、移動によるドップラーシフトに加え
て、マルチパスによる影響が大きいと考えられる。例え
ば、情報信号伝送にQAMディジタル変調を行っている
ような場合、受信信号は振幅・位相共に変動しているた
め、それを補正するキャリブレーション手段のようなも
のが用いられているのが普通であり、また、基準信号や
同期信号は情報信号に比べ重要であるため、情報信号の
伝送帯域より間隔を明けたり、多値レベルを下げて変調
を行い、信頼度を上げて伝送を行うようにしている。ま
た、マルチパスによる干渉波そのものを除去するための
ゴーストキャンセラーも存在するが、これを導入すると
技術的にもコスト的にも高くなってしまう。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】マルチパス環境下で
は、受信信号の振幅・位相ともに変動する。マルチパス
干渉波のD/U比が小さいほど、その変動は大きくな
る。送信電力が制限され、室内での伝送が主と考えられ
る場合は特にこの変動が顕著に現われる。また、移動速
度に関係なく、最短距離でキャリア周波数の半波長毎に
受信電界強度の谷となる受信点が現われるため、十分小
さなD/U比を有するマルチパス干渉波が存在すると、
キャリア信号そのものが喪失することになる。よって、
従来技術にあるような補正や、ある程度のマージンを取
って設計を行っても、信号そのものが喪失した場合に
は、復調は困難となる。マルチパス干渉波による影響を
回避するために、ゴーストキャンセラーや、ダイバーシ
ティのような受信技術も存在するが、これらを導入する
と装置が構成的に大掛かりとなる。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、送信すべき入力信号を複数のキャリア
にのせて伝送を行うマルチキャリア送信装置において、
前記伝送に用いるキャリアを2波以上のマルチキャリア
とし、前記マルチキャリアの周波数を整数比で示したと
き、奇数値となるキャリアは2波以上存在せず、かつ、
前記マルチキャリアのどの2波においても奇数倍の関係
にはならないように、前記マルチキャリアの周波数を制
御するキャリア周波数制御手段4と、前記キャリア周波
数制御手段により制御される前記マルチキャリアの周波
数になるように前記入力信号を周波数変換する周波数変
換手段1A,2A,3Aと、前記周波数変換手段により
周波数変換された前記マルチキャリアの各帯域を通過さ
せるバンドパスフィルタ5A,6A,7Aと、前記バン
ドパスフィルタにより出力される信号を合成する合成手
段8Aとを備えた。また、本発明は、前記マルチキャリ
ア送信装置からの信号を受信するマルチキャリア受信装
置において、前記マルチキャリアの各帯域を通過させる
バンドパスフィルタ5B,6B,7Bと、前記バンドパ
スフィルタより得られる信号を復調する復調手段9,1
0,11と、前記復調手段により復調された信号を合成
する合成手段8Bとを備えた。
【0005】また、本発明は、送信すべき入力信号を複
数のキャリアにのせて伝送を行うマルチキャリア送信方
法において、前記伝送に用いるキャリアを2波以上のマ
ルチキャリアとし、前記マルチキャリアの周波数を整数
比で示したとき、奇数値となるキャリアは2波以上存在
せず、かつ、前記マルチキャリアのどの2波においても
奇数倍の関係にはならないように、前記マルチキャリア
の周波数を制御するキャリア周波数制御ステップと、前
記キャリア周波数制御ステップにより制御される前記マ
ルチキャリアの周波数になるように前記入力信号を周波
数変換する周波数変換ステップと、前記周波数変換ステ
ップにより周波数変換された前記マルチキャリアの各帯
域を通過させるバンドパスフィルタリングステップと、
前記バンドパスフィルタリングステップにより出力され
る信号を合成するステップとを備えた。また、本発明
は、前記に記載のマルチキャリア送信方法により送信さ
れる信号を受信するマルチキャリア受信方法において、
前記マルチキャリアの各帯域を通過させるバンドパスフ
ィルタリングステップと、前記バンドパスフィルタリン
グステップにより得られる信号を復調する復調ステップ
と、前記復調ステップにより復調された信号を合成する
ステップとを備えた。
【0006】( 作 用 )本発明は、伝送に用いるキ
ャリアを2波以上のn波のマルチキャリアとし、前記マ
ルチキャリアの周波数を整数比で示したとき、奇数値と
なるキャリアは2波以上存在せず、かつ、前記マルチキ
ャリアのどの2波においても奇数倍の関係にはならない
ように、マルチキャリアの周波数を制御して、信号を送
信することにより、マルチパス干渉波が存在した場合、
全てのマルチキャリアの受信電界強度が同時に谷となる
確率が非常に小さくなる。装置の構成が簡単であるた
め、比較的容易に実現できる。送信される信号はAS
K,BPSKなどの変調信号でも、無変調信号でもどち
らでもよい。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明のマルチキャリア送受信装
置の実施例について、以下に説明する。まず、本発明の
マルチキャリア送信装置の一実施例について、図1と共
に説明する。本発明は送信すべき一系統の入力信号を複
数のキャリアに情報をのせて伝送を行うマルチキャリア
伝送方式であり、伝送に用いるキャリアを2波以上のn
波のマルチキャリアとする。
【0008】まず、キャリア周波数制御回路4Aによ
り、使用するマルチキャリアの周波数を整数比で示した
とき、奇数値となるキャリアは2波以上存在せず、か
つ、前記マルチキャリアのどの2波においても奇数倍の
関係にはならないように、マルチキャリアの周波数の制
御を行う。上記の関係を満足する周波数は、例えば、周
波数f、2f、4f、… …、2(n-1) fのような関係
にあるn波のマルチキャリアである。ここで、例えば、
周波数3f、5f、6f、7f、9f…は、使用するマ
ルチキャリアの周波数を整数比で示したとき、奇数値と
なるキャリアは2波以上存在せず、かつ、前記マルチキ
ャリアのどの2波においても奇数倍の関係にはならない
という条件を満足しないので、これらの周波数3f、5
f、6f、7f、9f…は除去してある。これは、受信
時にキャリアが喪失する可能性のある条件を除去したも
のであり、図5、図6と共に後述する。
【0009】この周波数関係にあるマルチキャリアを伝
送に用いるものとし、キャリア周波数制御回路4Aによ
り、各周波数変換回路1A〜3Aの制御を行う。一般に
は、周波数変換回路はn個存在し、入力される信号を、
キャリア周波数制御回路4Aで決定される、マルチキャ
リアの周波数に周波数変換を行う。このとき周波数変換
される全キャリアの初期位相はキャリア周波数制御回路
4Aにより、正確に合わせられるものとする。
【0010】周波数変換された信号は、変調波でも無変
調波でもどちらでも構わない。つまり、入力される信号
が常に1(変化しない場合)の時は、各周波数変換回路
1A〜3Aにより出力される信号は無変調波となるが、
シンボル毎に入力信号が変化する場合には、各周波数変
換回路1A〜3Aにより出力される信号は変調波とな
る。例えば、入力信号がシンボル毎に1、0の2値でラ
ンダムに変化したならば、ASK変調となり、また、入
力信号がシンボル毎に1、−1の2値でランダムに変化
したならば、BPSK変調となる。勿論、多値変調でも
構わない。また、入力信号そのものが変調された信号で
あっても、各周波数変換回路1A〜3Aにより、所望の
キャリア周波数に変換されるので問題はない。
【0011】周波数変換回路1A〜3Aにより周波数変
換された各キャリアは、BPF5A〜7Aにより、各キ
ャリアの帯域のみを通過させる。BPFは一般にn波の
マルチキャリアに対応してn個存在する。BPF5A〜
7Aによって所望の帯域にされた信号は、合成回路8A
により合成され、送信波となり送信される。
【0012】つぎに、図2に示す、図1の送信装置に対
応するマルチキャリア受信装置の一実施例について以下
に説明する。受信装置は、送信装置側で送信されたマル
チキャリアを受信し、図1の送信装置と同様にn波のマ
ルチキャリアに対応した、BPF5B〜7Bのn個のB
PF回路により所望帯域のみを通過させる。BPF5B
〜7Bにより得られた信号は、復調回路9〜11によ
り、各キャリアに対応した復調がなされる。例えば、送
信側においてASKやBPSK変調をされているなら
ば、各復調回路9〜11においては、送信装置と同様に
各キャリアの周波数に対応した周波数変換を行って復調
を行う。この時、同期検波、遅延検波により復調を行っ
ても構わない。
【0013】また、送信側において、各キャリア無変調
で送信され、受信装置において特定の周波数信号の抽出
を目的としているならば、復調回路では、抽出すべき周
波数を考慮した、送信装置と同様の周波数変換回路で各
キャリアの周波数に対応した周波数変換を行い、目的の
周波数信号の抽出を行う。もしくは各復調回路で各キャ
リアに対応した分周を行うことにより目的の周波数信号
の抽出を行う。上記のいずれかの手段を用い、各復調回
路9〜11により各キャリアで復調された信号を合成回
路8Bにより合成を行い、合成復調信号を得、目的の周
波数信号の抽出を行うことが出来る。
【0014】つぎに、具体的に、2波のマルチキャリア
を使用した送受信装置について、以下に説明する。図3
は本発明の2波のマルチキャリアを用いた送信装置の他
の実施例を示したものである。この図3は図1の送信装
置とほぼ同様であるが、2波のマルチキャリアに限定し
た図である。ここで使用されるキャリア周波数は、キャ
リア周波数fとこのキャリア周波数fの2倍に相当する
キャリア周波数2fとの2波のマルチキャリアとする。
この2波のキャリア周波数の関係は、請求項1に記載の
マルチキャリアの周波数関係を満足するもので、前記マ
ルチキャリアの周波数を整数比で示したとき、奇数値と
なるキャリアは2波以上存在せず、かつ、前記マルチキ
ャリアのどの2波においても奇数倍の関係にはならない
ようにする。
【0015】ここで、送信すべき信号を、周波数f/k
とする情報伝送用のキャリア同期信号とする。kは任意
の自然数である。キャリア周波数制御回路4Cは、キャ
リア周波数f、2fで初期位相を合わせるように、周波
数変換回路1C,2Cを制御する。各周波数変換回路1
C,2Cは、入力される信号を、f、2fの整数比にな
るように周波数変換を行う。ここでは、入力信号は常に
1であるため、周波数変換後の信号は、周波数f、2f
の無変調キャリアとなる。周波数変換回路1C,2Cに
より周波数変換された信号は、BPF5C,6Cによ
り、各キャリアの帯域を通過させる。BPF5C,6C
により所望帯域に制限された信号は、合成回路8Cによ
り合成され、送信波となる。
【0016】つぎに、図5に伝送路においてマルチパス
干渉波が存在したときの様子の一例、本発明の条件であ
る、マルチキャリアの周波数を整数比で示したとき、奇
数値となるキャリアは2波以上存在せず、かつ、前記マ
ルチキャリアのどの2波においても奇数倍の関係にはな
らないようという条件を満足する場合を示す。周波数f
と周波数fの2倍の周波数2fとを有する2波のマルチ
キャリアで送信を行い、図5(a)に示すように直接波
が受信されるとき、マルチパスが存在すると、図5
(b)に示すようなある遅延量を有するマルチパス干渉
波が受信される。ここでは、マルチパス干渉波は1波と
し、D/U比を0dBと考える。
【0017】図5に示されるように、周波数fの半波長
λ/2だけ遅れてマルチパス干渉波があると、受信され
る信号において、キャリア周波数fの受信電界強度は0
となる。マルチパス干渉波が更に周波数fの波長λの整
数倍だけ遅れて受信されても同様である。このことはキ
ャリア周波数2fに関しても同じであり、図5(b)に
示す、○はキャリア周波数fの受信電界強度が0となる
遅延量であり、×はキャリア周波数2fの受信電界強度
が0となる遅延量を示している。遅延量を距離で考える
と、最短で周波数f及び周波数2fの半波長置きに受信
電界強度が0、つまり谷となる地点が存在する。
【0018】図5(c)の縦軸は、周波数f、2fの各
キャリアの受信電界強度を示したものであり、その横軸
は遅延量(受信地点)を示したものである。この図から
分かるように、キャリア周波数fの受信電界強度が谷と
なる地点においては、キャリア周波数2fの受信電界強
度は山となり、逆に周波数2fのキャリアの受信電界強
度が谷となる地点においては、キャリア周波数fの受信
電界強度は1、つまり直接波のみを受信したときの強度
と同じになる。つまり、伝送に用いるマルチキャリアが
請求項1に記載の周波数関係にあれば、受信される信号
において、全てのマルチキャリアの受信電界強度が同時
に谷となる可能性は非常に小さくなることが分かる。
【0019】つぎに、図6に伝送路においてマルチパス
干渉波が存在したときの様子の一例、本発明の条件に合
致しない場合を示す。周波数fと周波数fの3倍の周波
数3fとを有する2波のマルチキャリアで送信を行い、
図6(a)に示すように直接波が受信されるとき、マル
チパスが存在すると、図6(b)に示すようなある遅延
量を有するマルチパス干渉波が受信される。ここでは、
マルチパス干渉波は1波とし、D/U比を0dBと考え
る。
【0020】図6に示されるように、周波数fの半波長
λ/2だけ遅れてマルチパス干渉波があると、受信され
る信号において、キャリア周波数f、3fの受信電界強
度は0となる。マルチパス干渉波が更に周波数fの波長
λの整数倍だけ遅れて受信されても同様である。このこ
とはキャリア周波数3fに関しても同じであり、図6
(b)に示す、○はキャリア周波数fの受信電界強度が
0となる遅延量であり、×はキャリア周波数3fの受信
電界強度が0となる遅延量を示している。遅延量を距離
で考えると、最短で周波数f及び周波数3fの半波長置
きに受信電界強度が0、つまり谷となる地点が存在す
る。
【0021】図6(c)の縦軸は、周波数f、3fの各
キャリアの受信電界強度を示したものであり、その横軸
は遅延量(受信地点)を示したものである。この図から
分かるように、キャリア周波数fの受信電界強度が谷と
なる地点においては、キャリア周波数3fの受信電界強
度も谷となる。つまり、伝送に用いるマルチキャリアが
請求項1に記載の周波数関係にないと、受信される信号
において、全てのマルチキャリアの受信電界強度が同時
に谷となる可能性は非常に大きくなることが分かる。
【0022】つぎに、図4に示す、図3の送信装置に対
応する本発明の2波のマルチキャリアを用いた受信装置
の他の実施例について以下に説明する。図3の送信装置
により送信された、f、2fの周波数を有する2波のマ
ルチキャリア信号を受信し、送信装置と同様に、バンド
パスフィルタBPF5D,6Dにより、各キャリアの帯
域のみの信号を通過させる。
【0023】バンドパスフィルタBPF5D,6Dによ
り、所望帯域のみとなった各信号に対し、キャリア周波
数fの信号に対して、分周回路12により、1/kに分
周を行い、キャリア周波数2fの信号に対して、分周回
路13により、1/2kに分周を行う。これらの分周回
路12,13によって、出力される信号は、共に周波数
f/kとなった信号である。分周回路12,13より出
力される信号を、合成回路8Dにより合成を行う。伝送
システムにおいて、情報伝送用のキャリア同期信号を送
るような場合は、図3,4に示したように、請求項1に
記載の周波数関係にあるマルチキャリアを無変調で送信
し、受信側で分周を行って共に同じ周波数信号を合成す
ることにより、マルチパス干渉波の影響を受け難い情報
伝送用のキャリア同期信号がより確実に送信出来る伝送
装置を実現出来る。
【0024】なお、図3、図4で説明したf、2fの関
係のキャリアだけでなく、例えば、2fと3fや、10
fと11fの2波のキャリアを使用しても、奇数値とな
るキャリアは2波以上存在せず、かつ、マルチキャリア
のどの2波においても奇数倍の関係にはならないという
条件を満足しているので、構わない。
【0025】マルチパス干渉波が存在した場合、全ての
マルチキャリアの受信電界強度が同時に谷となる確率を
非常に小さくすることが出来る。よって、マルチパス干
渉波によりキャリア信号が喪失することなく受信するこ
とが可能となるため、厳しいマルチパス環境下でも伝送
される信号の復調が可能となる。室内伝送の場合、反射
するものが多く、マルチパス干渉波の減衰も少ないた
め、マルチパス環境は非常に厳しいものとなるが、その
ような場合でも有効である。また、送信すべき信号は、
情報信号、基準信号及び同期信号のいずれであっても構
わない。
【0026】
【発明の効果】本発明は、伝送に用いるキャリアを2波
以上のマルチキャリアとし、前記マルチキャリアの周波
数を整数比で示したとき、奇数値となるキャリアは2波
以上存在せず、かつ、前記マルチキャリアのどの2波に
おいても奇数倍の関係にはならないように、マルチキャ
リアの周波数を制御して、信号を送信することにより、
マルチパス干渉波が存在した場合、全てのマルチキャリ
アの受信電界強度が同時に谷となる確率を非常に小さく
することが出来る。
【0027】よって、マルチパス干渉波によりキャリア
信号が喪失することなく受信することが可能であり、厳
しいマルチパス環境下でも伝送される信号の復調が可能
となる。室内伝送の場合、反射するものが多く、マルチ
パス干渉波の減衰も少ないため、マルチパス環境は非常
に厳しいが、そのような場合でも有効である。2波のキ
ャリアを使用した送受信装置は、構成が簡単でよく、既
存の装置を改良して行う場合等に適している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例のマルチキャリア送信装
置の構成を示す図である。
【図2】本発明の第1の実施例のマルチキャリア受信装
置の構成を示す図である。
【図3】本発明の第2の実施例のマルチキャリア送信装
置の構成を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施例のマルチキャリア受信装
置の構成を示す図である。
【図5】本発明の条件に合致する場合のマルチパス干渉
波による受信電界強度の様子を示した図である。
【図6】本発明の条件に合致しない場合のマルチパス干
渉波による受信電界強度の様子を示した図である。
【符号の説明】
1A,1C,2A,2C,3A 周波数変換回路 4A,4C キャリア周波数制御回路 5A,5B,5C,5D,6A,6B,6C,6D,7
A,7B バンドパスフィルタ(BPF) 8A,8B,8C,8D 合成回路 9,10,11 復調回路 12,13 分周回路

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】送信すべき入力信号を複数のキャリアにの
    せて伝送を行うマルチキャリア送信装置において、 前記伝送に使用するキャリアを2波以上のマルチキャリ
    アとし、前記マルチキャリアの周波数を整数比で示した
    とき、奇数値となるキャリアは2波以上存在せず、か
    つ、前記マルチキャリアのどの2波においても奇数倍の
    関係にはならないように、前記マルチキャリアの周波数
    を制御するキャリア周波数制御手段と、 前記キャリア周波数制御手段により制御されて前記マル
    チキャリアの周波数になるように前記入力信号を周波数
    変換する周波数変換手段と、 前記周波数変換手段により周波数変換された前記マルチ
    キャリアの各帯域を通過させるバンドパスフィルタと、 前記バンドパスフィルタより出力される信号を合成する
    手段とを備えたことを特徴とするマルチキャリア送信装
    置。
  2. 【請求項2】前記請求項1に記載のマルチキャリア送信
    装置からの信号を受信するマルチキャリア受信装置にお
    いて、 前記マルチキャリアの各帯域を通過させるバンドパスフ
    ィルタと、 前記バンドパスフィルタより得られる信号を復調する復
    調手段と、 前記復調手段により復調された信号を合成する手段とを
    備えたことを特徴とするマルチキャリア受信装置。
  3. 【請求項3】前記請求項1に記載のマルチキャリア送信
    装置において、 前記マルチキャリアの周波数をキャリア周波数fと前記
    キャリア周波数fの2倍であるキャリア周波数2fとす
    る2波のキャリアを使用し、前記入力信号はそのレベル
    を変化させずに固定することにより、前記2波のマルチ
    キャリアを無変調で送信することを特徴とするマルチキ
    ャリア送信装置。
  4. 【請求項4】前記請求項3に記載のマルチキャリア送信
    装置からの信号を受信するマルチキャリア受信装置にお
    いて、 前記マルチキャリアの各帯域を通過させるバンドパスフ
    ィルタと、 前記バンドパスフィルタより得られるキャリア周波数f
    の信号を1/k(kは任意自然整数)に分周する手段
    と、 前記バンドパスフィルタより得られるキャリア周波数2
    fの信号を1/2kに分周する手段と、 前記分周する手段よりの信号を合成する手段とを備えた
    ことを特徴とするマルチキャリア受信装置。
  5. 【請求項5】送信すべき入力信号を複数のキャリアにの
    せて伝送を行うマルチキャリア送信方法において、 前記伝送に用いるキャリアを2波以上のマルチキャリア
    とし、前記マルチキャリアの周波数を整数比で示したと
    き、奇数値となるキャリアは2波以上存在せず、かつ、
    前記マルチキャリアのどの2波においても奇数倍の関係
    にはならないように、前記マルチキャリアの周波数を制
    御するキャリア周波数制御ステップと、前記キャリア周
    波数制御ステップにより制御される前記マルチキャリア
    の周波数になるように前記入力信号を周波数変換する周
    波数変換ステップと、前記周波数変換ステップにより周
    波数変換された前記マルチキャリアの各帯域を通過させ
    るバンドパスフィルタリングステップと、前記バンドパ
    スフィルタリングステップにより出力される信号を合成
    するステップとを備えたことを特徴とするマルチキャリ
    ア送信方法。
  6. 【請求項6】前記請求項5に記載のマルチキャリア送信
    方法により送信される信号を受信するマルチキャリア受
    信方法において、 前記マルチキャリアの各帯域を通過させるバンドパスフ
    ィルタリングステップと、前記バンドパスフィルタリン
    グステップにより得られる信号を復調する復調ステップ
    と、前記復調ステップにより復調された信号を合成する
    ステップとよりなることを特徴とするマルチキャリア受
    信方法。
JP02912998A 1998-01-27 1998-01-27 マルチキャリア送信装置、マルチキャリア受信装置、及びマルチキャリア送信方法 Expired - Lifetime JP3800462B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100905503B1 (ko) 2006-10-30 2009-07-01 지씨티 세미컨덕터 인코포레이티드 복수의 복조 경로를 가진 ofdm 수신회로

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