JPH0381341B2 - - Google Patents

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JPH0381341B2
JPH0381341B2 JP58007448A JP744883A JPH0381341B2 JP H0381341 B2 JPH0381341 B2 JP H0381341B2 JP 58007448 A JP58007448 A JP 58007448A JP 744883 A JP744883 A JP 744883A JP H0381341 B2 JPH0381341 B2 JP H0381341B2
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JP
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carrier wave
polarization side
signal
polarization
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Hiroyuki Hachitsuka
Isao Nakazawa
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Priority to EP84300121A priority patent/EP0115385B1/en
Priority to US06/569,772 priority patent/US4658405A/en
Publication of JPS59133749A publication Critical patent/JPS59133749A/ja
Publication of JPH0381341B2 publication Critical patent/JPH0381341B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/10Polarisation diversity; Directional diversity
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B14/00Transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B14/002Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of a carrier modulation
    • H04B14/008Polarisation modulation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/02Amplitude-modulated carrier systems, e.g. using on-off keying; Single sideband or vestigial sideband modulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の技術分野 本発明は無線通信システム、特にASK
(Amplitude Shift Keying)変調方式のもとに動
作する無線通信システムに関する。
(2) 技術の背景 デイジタルデータの送信受信システムでは搬送
波に対し、該データに応じたデイジタル変調を加
えることが行われている。このデイジタル変調と
して一般に位相変調方式(PSK:Phase Shift
Keying)、周波数変調方式(FSK:Frequency
Shift Keying)、前記ASK変調方式等が実用に供
されている。このうち本発明はASK変調方式を
用いた無線通信システムについて言及する。
(3) 従来技術と問題点 ASK変調方式は、データの“1”,“0”に対
応させて、搬送波を送出、非送出とするものであ
り、送受信処理が比較的楽になる利点がある。と
ころが一方、下記諸問題点をも併せ持つ。
搬送波を送出又は非送出にすると、誤り率特
性が他の変調方式と比較して劣る。
搬送波を送出又は非送出にすると、搬送波の
断とデータ“0”の場合の無搬送波時との切り
分けが容易でなく、例えばTDMA(Time
Division Multiple Access)方式によるバース
ト状のデータ送信(後述)が行われる場合に
は、ASK変調方式の採用は極めて困難である。
つまりバースト状のデータ“0”が送信されて
いる状態なのか、搬送波断の状態なのか区別が
つかない。
データの送受信においてはAGC(Automatic
Gain Control)制御による受信レベルの安定
化が不可欠であるが、データ“0”の無搬送波
時には全く意味のない受信信号にAGC制御を
行うことになり、引続くデータ“1”に対応す
る搬送波に対する最適AGC制御を瞬時に起動
させることができない。
(4) 発明の目的 上記諸問題点に鑑み、本発明はこれら問題点を
同時に解決することのできる無線通信システムを
提案することを目的とするものである。
(5) 発明の構成 上記目的を達成するために本発明は、基本的に
垂直偏波(以下V偏波とも称す)と水平偏波(以
下H偏波とも称す)の各搬送波を、データの
“1”,“0”に対応させて送信し、受信系ではこ
れらV偏波およびH偏波の各受信信号の差分に応
じてデータの“1”,“0”を復調するようにした
ことを特徴とするものである。
(6) 発明の実施例 第1A図は本発明に基づく無線通信システムの
送信系を示す模式図である。本図において、11
1は発振器であり、搬送波CRを出力する。搬送
波CRは偏波切替器(SW)112によりV偏波
又はH偏波に切替えられる。いずれの偏波に切替
えるかは送信データSDの論理“1”,“0”によ
つて決定される。仮に論理“1”をV偏波に割り
当てれば、V偏波の搬送波CRvは導波管113v
に導かれ、他方、論理“0”を示すH偏波の搬送
波CRhは導波管113hに導かれる。これら搬送
波CRvおよびCRhは偏分波/偏波合成・器114
において偏波合成され、導波管115を介して
V・H偏波共用アンテナ116より放射される。
なお、導波管113v,113h,115は矩形
導波管でも円形導波管でも構わない。又、アンテ
ナ116としては両偏波が供給できるものを使用
する。例えばパラボラ、カセグレンタイプ等のア
ンテナが適用できる。
かくして放射された搬送波CRv(“1”)又は
CRh(“0”)は、第1BのV・H偏波共用アンテ
ナ121にて受信され、導波管122、を介して
偏分波/偏波合成・器123に至り、ここで偏分
波され搬送波CRvおよびCRh、はそれぞれ導波管
124vおよび124hに導かれてミキサ
(MIX)125vおよび125hに至る。これら
ミキサ125v,125hは局部発振器126か
らのローカル信号を受信して、CRvおよびCRhを
中間周波(IF)の信号にそれぞれ変換する。さ
らに中間周波増幅器(IF・AMP)127vおよ
び127hで増幅された後、検波器128vおよ
び128hで検波され、差動増幅器129に入力
される。差動増幅後の信号を識別器130に入力
して原データを復調し、求める受信データRDを
再生する。
第2A図は一般のASK変調方式における受信
信号を表す波形図、第2B図は本発明に基づく
ASK変調方式における受信信号を表す波形図で
ある。ただし、一例として受信データ“1”,
“0”,“1”,“0”,“0”…なるパターンを示し
ている。図において一点鎖線はデータ“1”,
“0”を切り分ける識別レベルを示す。これら第
2A図および第2B図を見比べると、識別レベル
に対する受信信号の動作マージンは本発明に係る
第にB図の方が遥かに大であり、誤り率特性は大
幅に向上する(記述のの問題点を解決)。理論
的には3dBの誤り率向上が見込まれる。
第2A図の波形によれば、データ“0”の状態
と搬送波断の状態とは全く等価であり、両者の切
り分けができない。しかし、本発明に係る第2B
図の波形によれば、データ“0”の状態(H偏波
のCRhあり)と搬送波断の状態(CRvもCRhもな
し)とは明確に区別できる(記述のの問題点を
解決)。
さらに第2A図の波形によれば、データ“0”
の状態(搬送波なし)ではAGC制御を行おうと
してもその対象が存在しない。しかし本発明に係
る第2B図の波形によれば、受信号において必ず
いずれか、一方の搬送波は存在しておりAGC制
御が途絶えることはあり得ない(記述のの問題
点を解決)。
第1A図および1B図における一部の構成要素
について具体例を掲げておく。第3図は第1A図
および第1B図に示す偏分波/偏波合成・器11
4,123の一例を示す斜視図である。本図中、
受信系における偏分波の動作に関連するものの参
照番号および記号には( )を付して示す。な
お、中央の円形導波管の右側端面は短絡端となつ
ている。第4A図は第1A図に示す偏波切替器1
12の一例を示す等価回路図である。ただし、こ
れに限定するものではない。本図において、D1
D2はPINダイオードで、A,A′点よりそれぞれ
λg/4離れた点に配置される。PINダイオード
D1,D2には低域ろ波器LPFを介して送信データ
SDが入力され、該送信データSDの極性により互
いに開放、短絡の状態となる。したがつて、発振
器111(第1A図)からの搬送波CRは送信デ
ータSDの“1”又は“0”により出力端Bー
B′又はCーC′のいずれか一方に出力されることと
なる。なお第4B図は第4A図に示す等価回路の
具体例を示す構造図であり、図中の導波管WGと
してはT分岐構成のものを使用している。第4A
および4B図を参照すると、送信データSDが、
“1”(ハイレベル)のときは、PINダイオード
D1(第4B図中、CRvが出る側のLPFの下方に上
向きの三角形で表す)は非導通になり、一方PIN
ダイオードD2(第4B図中、CRhが出る側のLPF
の下方に下向きの三角形で表す)は導通になる。
そうすると導通のPINダイオードD2の位置で高
周波(マイクロ波)的に短絡状態となり、搬送波
CRは出力端C−C′の方へは出力されず、出力端
B−B′のみから出力される(CRv)。上記の短絡
位置(D2)搬送波CRの供給点であるA−A′か
ら、図示のように、λg/4離れているため、A
−A′から該短絡位置(D2)を見た場合のインピ
ーダンスは無限大、すなわち開放になる。なお、
PINダイオードD2での短絡はA−A′に何ら影響
を及ぼさない。すなわち、もし高周波を考慮しな
いとPINダイオードD2の導通によりA−A′も電
気的にショートになるが、高周波(マイクロ波)
的に見ると、さらに波長λgの要因も加わり、A
−A′からλg/4の位置で短絡したときは、A
−A′からこのλg/4での短絡位置を見たとき
高周波的に開放になり、A−A′には何らの影響
をも及ぼさない。
逆に、送信データSDが“0”(ローレベル)の
ときは、PINダイオードD2は非導通になり、一
方PINダイオードD1は導通になる。そうすると
導通のPINダイオードD1の位置で高周波(マイ
クロ波)的に短絡状態となり、搬送波CRは出力
端B−B′の方へは出力されず、出力端C−C′のみ
から出力される(CRh)。上記の短絡位置D1は搬
送波CRの供給点であるA−A′から、図示のよう
に、λg/4離れているため、A−A′から該短
絡位置D1を見た場合のインピーダンスは無限大、
すなわち開放になる。なお、PINダイオードD1
での短絡はA−A′に何ら影響を及ぼさないこと
は前述のとおりである。
既に述べたとおり、本発明に係る無線通信シス
テムによれば受信系では常にV偏波又はH偏波の
搬送波が存在するからAGC制御は途絶えること
なく行われる。このAGC制御についてもう少し
詳しく述べる。第5A図は本発明の無線通信シス
テムの受信系に採用するAGC制御部を説明する
ための模式図、第5B図は第5A図における要部
の信号を示す波形図である。第1B図に示した受
信系では、V・H両波の信号を2入力とする差動
増幅器129を構成し、第2B図の如き波形を受
信して、誤り率を大幅に改善している。このよう
な差動増幅形式を採つたことから、V偏波受信系
統とH偏波受信系統とが独立してAGC制御を行
うのは得策ではない(数式的な証明は後述)。す
なわち共通AGC制御を行うのが得策である。第
5A図はこの考え方に基づく共通AGC制御部5
0を示す。分かり易く言えば、差動増幅形式を採
るのであるから一方の受信レベル(例えばV偏波
系統)の上下変動に応じて他方の受信レベル(H
偏波系統)も一諸に上下変動させた方が好ましい
ということになる。つまり、第2B図の波形のピ
ーク−ピークを常に一定にするのである。第5A
図の共通AGC制御部50は、合成器51を備え
ており、ここでV偏波系統とH偏波系統の両受信
レベルを平均化し、共通AGC信号として中間周
波増幅器127vと127hに同時にフイードバ
ツクする。なお、受診レベルを検波器128v,
128hの出力から検出している例を示すが、そ
の前段の増幅器127v,127hの出力から検
出するようにしても良い。第5B図は、受信デー
タ“1”,“0”,“0”,“1”…なるパターンを例
にとつて、第5A図の,およびの各部分に
現れる波形を、同図1,2および3欄にそれぞれ
示す。
第6図は第5A図の共通AGC制御部50の具
体例とその周辺部分を示す回路図である。本図に
おいて、61v,61h及び63はそれぞれ低域
ろ波器、62はハイブリッド回路、64は比較器
である。比較器64は、ハイブリツド回路62で
合成されたV偏波系統とH偏波系統の受信レベル
を第1入力とし、第2入力に受信レベルの基準値
設定用バイアス電圧Vbasを受けてAGC電圧を出
力し、中間周波増幅器127v,127hにフイ
ードバツクする。本図を利用して、V,H偏波系
統の独立AGC制御よりも、共通AGC制御の方が
得策であること(既述)の証明をする。
AGCの各入力レベルをLA,Lbとすれば √A A+√B B=k (1) (ただし、kは定数、各増幅器127v,12
7hのゲインGA,GBは、GA=GB 独立AGCのみの動作では k=√A A′ (3) となる。GA′は独立AGCのみのときの前記増幅器
のゲインである。
点又は点でのノイズPnは Pn=KTB GA′ (4) (ただし、Kはボルツマン定数、Tは絶対温
度、Bは帯域幅) 又、第6図の回路での合成点のノイズPnは となる。
よつて、点でのS/Nは、 となる。
ここにS/Pnは独立AGCのみでのS/Nであ
り、LB≒LAなら S/N=S/Pn×2 (7) となり、3dB S/Nの改善が見込まれる。
かくして共通AGC制御を受けた受信信号は差
動増幅器129を経て識別器130に至り原デー
タに再生される訳であるが、この識別器130で
の識別レベル(第2A図の一点鎖線に相当)が固
定的であると誤り率特性を劣化させるおそれがあ
る。つまり、V偏波の受信レベルとH偏波の受信
レベルとH偏波の受信レベルとが第2B図に示す
ように常に両者略同一とは限らない。例えば室内
受信では室内反射波と直接受信波の位相のずれに
より、いずれか一方の受信レベルが極端に低下す
ることがある。この結果、データ“1”,“0”の
識別誤りをもたらすことがある。この点を改良し
たのが第7図である。第7図は第5A図に示す受
信系に改良を加えた一例を示す模式図である。第
5A図に比して異なるのは識別レベル可変回路7
0が付加されたことである。第8図は第7図の識
別レベル可変回路70の役割を説明するための波
形図であり、第2B図に対応する。第8図におい
て一点鎖線の如き固定の識別レベルであると差動
増幅器129からの出力に、V偏波VvとH偏波
Vhにアンバランスを生じた場合(例えばVv>
Vh)、H偏波側の識別マージンが不足してくる。
そこで、Vv+Vh/2=VAなるレベルを加え、適正 な識別レベル(中央レベル)を保つ。これが回路
70の役割である。第9図は第7図の識別器13
0と識別レベル可変回路70の具体例を示す回路
図である。本図において、識別器130は比較器
として示され、その第1入力には差動増幅器12
9からの出力を受信し、その第2入力には、積分
器からなる回路70の出力を受信する。積分器は
例えば、V偏波側出力とH偏波側出力とを各別に
逐次ホールドするコンデンサを備え、これらコン
デンサの端子電圧を平均化する平滑コンデンサを
介して前記VAを出力する。
既に述べたように本発明によれば、ASK変調
方式でありながらバースト状のデータ送信にも適
用できる(既述のの問題点に関連)。このよう
なバースト状のデータ送信(例えばTDMA方式)
に対処する具体例についてさらに言及する。第1
0A図はデータをバースト状に送信する方式に適
合させた本発明の無線通信システムにおける送信
系を示す模式図であり、第10B図は第10A図
の送信系と対をなす受信系を示す模式図である。
ここにバースト状にデータを送信する方式とは、
例えばTDMA方式を意味する。このTDMA方式
では送信系(第10A図)より離散的(不定期)
データの送信が行われるから、受信系(第10B
図)では、データ送信のある期間だけアクテイブ
になりそれ以外では不要な信号を再生すべきでな
い。また、不定期にデータの送信が行われるか
ら、受信系では信号受信毎になるべく迅速に
AGC制御を確立しなければならない。つまり
AGC動作の初期駆動が大切な役割を果たす。第
10C図は第10Aおよび第10B図に示す送受
信系の動作説明に用いる波形図であり、これら第
10A,10B,10C図を参照しながら説明す
る。なお第10C図の1〜13欄はそれぞれ、第
10Aおよび10B図の〜部に現われる信号
波形に対応する。第10A図の101はハイブリ
ツド回路であり搬送波CRを導波管113vおよ
び113h側に均等に分波する。分波された搬送
波CRvおよびCRhはそれぞれスイツチ102vお
よび102hで送信制御される。これらスイツチ
102v,102hは共にスリーステートスイツ
チであり、スイツチ102vがon−off−offのス
リーステートをとるとき、スイツチ102hはそ
れぞれoff−on−ofのスリーステートをとる。こ
れらの制御は公知の信号処理回路103(後に詳
述)によりなされる。回路103は送信データ
SD()、クロックCLK()およびタイミング
信号(TDMAタイミング信号)TIM()を受
信する。これら信号の波形は例えば第10C図の
1,2および3に示すとおりである。回路103
はいわば速度変換回路であり、出力および
(第10C図の4および5欄)の如くバーストに
変換される。この第10C図の4,5欄に示した
波形のうちハッチングを施した部分Sv,Shが重
要な波形である。これらは本発明の実施に特に有
益であり、いわば先頭バースト信号である。これ
らは受信系でのAGC起動に役立つ(後述)。
データの“1”,“0”に応じてスイツチ102
v,102hがon,offし、搬送波CRv又はCRh
を通過させアンテナ116へ供給される(の信
号、第10C図の6欄)。データの非送信時はス
イツチ102vと102hは共にoffである。次
にアンテナ、121より受信系に入り、検波器1
28vおよび128hの出力およびは第10
C図の7および8にそれぞれ示すとおりとなる。
ここにダブルハツチングの部分は、データ非送信
時におけるノイズ信号Nを表す。
出力およびは、それぞれノイズ(N)除去
のための低域ろ波器、104v,104hを介し
て合成器51に至り、その出力は第10C図の
9欄に示すとおりである。出力、すなわち
AGC制御信号は、同9欄の期間tにおいて急速
に立上がり受信判定識別レベルTHを超える。こ
の期間tの立上がりは、前述した先頭バースト
Sv,Shによつて行われるものである。そして
AGC制御が確立した後に本来の受信データ信号
を受け付けることになる。受信判定識別レベル
THは受信判定識別回路105に保持されるもの
であり、合成器51の出力を入力として出力
を送出する。第10C図10欄の出力のパルス
幅は第10C図9欄においてAGC制御信号のレ
ベルがレベルTHを超えている期間Tに相当す
る。この期間Tはデータ受信中であることを意味
し、この期間T中の出力をon/offスイツチ1
06に印加する。出力が存する限りスイツチ1
06はonであり有意義データ(RD)を出力す
る。なお、差動増幅器129の出力、識別器1
30の出力は、第10C図の11欄、12欄に
それぞれ示すとおりである。出力,欄にそれ
ぞれ示すとりである。出力,には不要なノイ
ズ信号Nが含まれているが、いずれもスイツチ1
06でカツトされ問題はない。
第10D図は第10A図に示した公知の信号処
理回路103の一例を示し、例えばフエアチヤイ
ルド社のIC9403に相当する。本回路103の動
作は第10E図を参照して明らかである。第10
E図の1〜6欄は第10D図の〜部にそれぞ
れ現れる信号波形を示す。第10D図のXNのブ
ロツクはN倍操作を行い、クロツクCLKを4倍
(N=4)した場合を例にとつている。なお、第
10D図の出力OUT()はスルーで第10A図
の出力となり、他方インバータ(図示せず)を
通して第10A図の出力となる。
(7) 発明の効果 以上詳細に説明したとおり本発明によれば既述
の問題点、およびを同時に解決し得る無線
通信システムが実現される。
【図面の簡単な説明】
第1A図は本発明に基づく無線通信システムの
送信系を示す模式図、第1B図は本発明に基づく
無線通信システムの受信系を示す模式図、第2A
図は一般のASK変調方式における受信信号を表
す波形図、第2B図は本発明に基づくASK変調
方式における受信信号を表す波形図、第3図は第
1A図および第1B図に示す偏分波/偏波合成・
器114,123の一例を示す斜視図、第4A図
は第1A図に示す偏波切替器112の一例を示す
等価回路図、第4B図は第4A図に示す等価回路
の具体例を示す構造図、第5A図は本発明の無線
通信システムの受信系に採用するAGC制御部を
説明するための模式図、第5B図は第5A図にお
ける要部の信号を示す波形図、第6図は第5A図
の共通AGC制御部50の具体例とその周辺部分
を示す回路図、第7図は第5A図に示す受信系に
改良を加えた一例を示す模式図、第8図は第7図
の識別レベル可変回路70の役割を説明するため
の波形図、第9図は第7図の識別器130と識別
レベル可変回路70の具体例を示す回路図、第1
0A図はデータをバースト状に送信する方式に適
合させた本発明の無線通信システムにおける送信
系を示す、模式図、第10B図は第10A図の送
信系と対をなす受信系を示す模式図、第10C図
は第10A図および10B図に示す送受信系の動
作説明に用いる波形図、第10D図は第10A図
に示した公知の信号処理回路103の一例を示
し、例えばフエアチヤイルド社のIC9403に相当
する図、第10E図の1〜6欄は第10D図の
〜、部にそれぞれ現れる信号波形を示す図であ
る。 111……発振器、112……偏波切替器、1
14,123……偏分波/偏波合成・器、125
v,125h……ミキサ、127v,127h…
…中間周波増幅器、128v,128h……検波
器、129……差動増幅器、130……識別器、
51……合成器、70……識別レベル可変回路、
102v,102h,106……スイツチ、10
3……信号処理回路、105……受信判定識別回
路、CR……搬送波、CRv……V偏波の搬送波、
CRh……H偏波の搬送波、SD……送信データ、
RD……受信データ、Sv,Sh……先頭バースト信
号。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 データ“1”,“0”をASK(Amplitude
    Shift Keying)変調方式で送信する送信系と、 ASK変調された送信データを受信して原デー
    タを復調する受信系とを含んでなる無線通信シス
    テムにおいて、 前記送信系は垂直偏波の搬送波および水平偏波
    の搬送波のいずれか一方を前記データの“1”に
    対応させ、その他方を前記データの“0”に対応
    させて、これらの搬送波を偏波合成したのち前記
    受信系に送信し、 前記受信系は、送信された前記搬送波を前記垂
    直偏波の搬送波と前記水平偏波の搬送波とに分波
    し、分波された該垂直偏波の搬送波より検波して
    得た垂直偏波側の受信信号と、分波された該水平
    偏波の搬送波より検波して得た水平偏波側の受信
    信号との差分が、所定の識別レベルよりも高いか
    低いかに応じて前記データの“1”又は“0”を
    識別して、前記原データを復調し、ここに該受信
    系は、 該垂直偏波側の受信信号および該水平偏波側の
    受信信号の各受信レベルをそれぞれ検出して各該
    受信レベルを、合成し、合成した出力を共通の
    AGC(Automatic Gain Controi)制御出力とし
    て、該垂直偏波側および水平偏波側の各受信信号
    に共通にAGC制御を加える合成器と、 共通にAGC制御が加えられた該垂直偏波側の
    受信信号と該水平偏波側の受信信号、との差分を
    とる差動増幅器と、 該差動増幅器の出力が前記所定の識別レベルよ
    り高いか低いかを検出する識別器と、 該所定の識別レベルを、前記垂直偏波側および
    水平偏波側の各受信信号の受信レベルの変動に応
    じて可変にする識別レベル可変回路とを備えるこ
    とを特徴とする無線通信システム。 2 前記送信系から送信されるデータが離散的に
    発生する場合、該送信系は発生する一連のデータ
    毎にその先頭に先頭バースト信号を付加して送信
    し、一方前記受信系は該先頭バースト信号を用い
    て前記AGC制御の初期起動を行う特許請求の範
    囲第1項記載の無線通信システム。
JP58007448A 1983-01-21 1983-01-21 無線通信システム Granted JPS59133749A (ja)

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