JPH0653937A - ハイブリッド変調波伝送方式 - Google Patents

ハイブリッド変調波伝送方式

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JPH0653937A
JPH0653937A JP4202803A JP20280392A JPH0653937A JP H0653937 A JPH0653937 A JP H0653937A JP 4202803 A JP4202803 A JP 4202803A JP 20280392 A JP20280392 A JP 20280392A JP H0653937 A JPH0653937 A JP H0653937A
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JP
Japan
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digital
wave
psk
signal
modulated
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JP4202803A
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English (en)
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Ichiro Tsujimoto
一郎 辻本
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】同一周波数帯で伝送されるディジタル変調信号
と任意の送信レベルのFM変調信号とを重畳し、デジタ
ル伝送とアナログ伝送との同時伝送を行う。 【構成】送信側では中間周波ローカル発振器103を共
通に用いてFM変調器101およびPSK変調器102
に対して入力1および入力2によりFMおよびPSK変
調を行う。このPSK変調信号を2分岐して遅延素子1
06と減算器107を用いてPSK変調波の中心周波数
にフェードを発生させる。このFM変調波とPSK変調
波とを合成器104で合成し、送信器105で送信す
る。受信側では受信機108により受信波を中間周波に
変換した出力を2分岐し、一方を帯域通過フィルタ10
9に通してFM変調波を抽出しFM復調器110により
復調する。他方の受信波は判定帰還形等化器111を通
し、ここで送信側で作ったフェードによる波形歪と中心
周波数に多重したFM変調波とを除去し、PSK復調を
行うことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はハイブリッド変調波伝送
方式に関し、特に既設のデジタル回線の同一周波数帯に
アナログ信号を重畳することにより、本来のデジタル伝
送系のフレーム構成などを変更することなく追加信号の
多重伝送を可能とするハイブリッド変調波伝送方式に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来のデジタル伝送とアナログ伝送を同
一の周波数帯で行うハイブリッド変調波伝送方式は、図
5に示すように、301は位相変調器(PSK変調
器)、302は周波数変調器(FM変調器)、303は
中間周波ローカル発振器、304は送信器(TX)、3
05は受信機(RX)、306は位相復調器(PSK復
調器)、307は位相同期型周波数復調器(PLL−F
M復調器)である。
【0003】この従来例の動作はPSK変調器301が
入力1からの第1の送信信号に対して位相変調を行う。
一方、入力2からの第2の送信信号はFM変調器302
により周波数変調される。この場合にFM変調器302
の中間周波数として中間周波ローカル発振器303が用
いられ、極めて小容量でかつ小さい変調指数で変調が掛
けられる。従ってFM変調器302出力の周波数偏移が
少ないので、PSK変調器301では中間周波帯のロー
カル信号として用いられる。FM変調を含むPSK変調
波は送信器304により搬送波周波数帯に変換され送信
される。受信側では受信機305により搬送受信波を中
間周波数帯に変換する。変換された中間周波信号は2分
岐され、一方はPLL−FM復調器307に入力され
る。この受信波は広帯域の位相変調成分を含むが、PL
L−FM復調器307内部の帯域通過フィルタによりP
SKの広帯域信号は除去される。PLL−FM復調器3
07は入力の中間周波数に位相同期させながらFM復調
を行い第2の受信信号を出力する。PLL−FM復調器
307で再生された中間周波数信号307Aは、PSK
復調器306に供給される。受信機305出力で分岐さ
れた他方の受信波はPSK復調器306に入力される。
PSK復調器306はPSK復調を行い、第1の受信信
号を出力していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術は、
FM変調された中間周波信号をキャリア信号としてデジ
タル伝送系の変調を行っている。従ってデジタル系への
影響を抑えるために、FM伝送系の信号レベルを余り高
く出来ないので、FM伝送系の品質がデジタル系に比べ
劣化するという欠点がある。
【0005】本発明の目的は、デジタル伝送系のレベル
とは無関係に任意のレベルでFM伝送系をデジタル系と
同一周波数帯に同時伝送出来るハイブリッド変調信号の
伝送方式を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のハイブリッド変
調信号の伝送方式の第1の手段は、送信側においては中
間周波ローカル発振器を用いて第1のディジタル信号に
よりPSK変調を行うデジタル変調手段と、前記ディジ
タル変調手段のディジタル変調波中心周波数にフェード
を発生させる手段と、前記中間周波ローカル発振器を用
いて第2のアナログ信号によりFM変調を行うアナログ
変調手段と、前記アナログ変調手段による変調波と前記
フェードを受けたデジタル変調波との合成手段と、前記
合成手段の出力を搬送周波数帯に変換する送信手段とを
有し、受信側においては受信搬送波信号を中間周波数帯
に変換する受信手段と、前記受信手段の出力を2分岐
し、一方を帯域通過フィルタを通した後に周波数復調を
行い第2のアナログ信号を得る復調手段と、前記分岐出
力の他方を判定帰還型等化器に通し波形歪を除去する手
段と、前記等化手段の出力に対してデジタル復調を行い
第1のディジタル信号を得る手段とを有する。
【0007】また第2の手段は送信側においては少なく
とも2個の異なる周波数を発生する第1の中間周波ロー
カル発振器を用いてそれぞれアナログ信号によりFM変
調を行うアナログ変調手段と、前記第1の中間周波ロー
カル発振器と異なる中間周波ローカル発振器を用いてデ
ィジタル信号によりPSK変調を行うディジタル変調手
段と、このディジタル変調手段の出力信号に対し前記第
1の中間周波ローカル発振器のそれぞれの異なる周波数
に対応する位置にフェードを発生させるフェード発生手
段と、このアナログ変調手段およびフェード発生手段の
出力を合成して送信する送信手段とを有し、受信側にお
いては前記アナログ変調手段のそれぞれのFM変調信号
を復調する手段と、前記フェード発生手段の出力である
PSK変調信号を入力して、フェードによる波形歪を除
去する判定帰還形等化器を含むディジタル復調手段とを
有する。
【0008】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の第1の実施例の構成図、図2は本実
施例の動作を説明する説明図である。図1において、1
01は周波数変調器(FM変調器)、102は位相変調
器(PSK変調器)、103は中間周波ローカル発振
器、104は合成器、105は送信器(TX)、106
は遅延時間τの遅延素子、107は減算器、108は受
信機(RX)、109は帯域通過フィルタ(BPF)1
10は周波数復調器(FM DEM)、111は判定帰
還形等化器、111Aは後方フィルタ(BWD FI
L)である。
【0009】図2において、201は送信側から入力さ
れる送信側信号波のスペクトラム、202は帯域通過フ
ィルタ109の出力スペクトラム、203は前方フィル
タ111Aの出力スペクトラム、204は減算器111
Bの出力スペクトラムである。図2の構成は、帯域通過
フィルタ109、FM復調器110、遅延時間がデジタ
ル変調シンボル周期Tの遅延素子207、複素乗算器2
08、加算器209、減算器111B、減算器211、
判定器212、遅延時間がディジタル変調シンボル周期
Tの遅延素子213、複素乗算器214、加算器215
であり、構成要素207と208と209は前方フィル
タ111Aを構成し、構成要素213と214と215
は後方フィルタ111Dを構成し、構成要素211と2
12はPSK復調器111Cに含まれる。
【0010】次に本実施例の動作を説明する。
【0011】図1において、FM変調器101は入力1
によりFM変調され、PSK変調器102は入力2によ
りPSK変調される。ここでFM変調およびPSK変調
には中間周波ローカル発振器103からの中間周波数を
共用する。PSK変調波は2分岐された他方のPSK変
調波は減算器107に入力される。ここで遅延素子10
6からのPSK変調波が減じられる。この時、減算器1
07出力のPSK変調波は、その中心周波数にフェード
(ノッチとも呼ばれる)が発生する。この現象は無線通
信などで生じる2波マルチパス伝搬と等価なものであ
る。合成器104は中間周波FM変調波と減算器107
からのフェードを有する中間周波PSK変調波とを合成
する。さらにこの合成波を送信器105により搬送周波
数帯に変換し送信する。
【0012】次に、図2により受信側を説明する。送信
側からの受信波スペクトラムは201のようになる。こ
こでPSK波は中心周波数にてフェードしており、その
フェードはFM波に対してPSK波による干渉が影響し
ないことを目的とするものである。FM変調波の帯域が
狭い場合には、送信側において遅延素子106の遅延時
間τをT/2(TはPSK波シンボル周期)くらいに設
定する。この場合急峻で深いフェードを入れることがで
きる。FM変調波の帯域がこのフェード帯域より増加し
た場合には、τをT/2より小さくしてフェードの帯域
幅を広くする。この場合には急峻ではなく、多少なだら
かなフェードとなりフェード帯域が広がり、広帯域FM
に対する影響が減少する。帯域通過フィルタ109はF
M変調波の信号帯域を通過させ、その出力スペクトラム
はフィルタ出力波形202のようになる。抽出されたF
M変調波202AはFM変調器110により復調され送
信側の入力1に対応した出力1が得られる。一方、PS
K変調された信号に関しては入力波形201のように送
信側で作ったフェードによる波形歪とFM変調波201
Aによる両方の干渉を受けている。通常このような受信
信号波はPSK復調しても正常なデジタル伝送は不可能
となる。まず送信側で作りだしたフェード(ノッチ)は
前述したようにマルチパス歪と等価である。これによる
波形歪は通常判定帰還形等化器(DFE)を用いれば除
去できる。またFM干渉波はPSK変調波に比べて狭帯
域であり、CW干渉波として取り扱える。DFEはCW
干渉波に対する除去能力を有することが知られている
が、この文献は、リー、ミルスタイン発表の“アイ・イ
ー・イー・イー・トランズアクション オン コミュニ
ケーションボル コム31 ナンバー4、1983年4
月「リジェクション オブCW インターフェアランス
イン QPSK システムズ ユージング ディシジ
ョンフィードバック フィルターズ」に述べられてい
る。これによると単に線形フィルタをノッチフィルタと
して用いた狭帯域干渉除去では、干渉波の周波数にノッ
チを作って干渉波を除去するので、希望波自身のスペク
トラムまで影響を及ぼす。従って線形フィルタだけでは
誤差の自乗平均を最小化するMMSE(minimum
Mean Square Error)法を用いる限
り良好な干渉除去が行えない。一方DFEを用いる場合
には、前方フィルタ111Aが、狭帯域干渉波の周波数
に深いノッチを作り干渉波を除去する。この時、希望波
信号スペクトラムにノッチを与えて波形歪を作り出して
しまう。しかしながら後述するように、後方フィルタ1
10がノッチで削られた希望波信号成分を補償するの
で、希望波に影響を与えることなく狭帯域干渉波を十分
に除去できる。
【0013】今、CW干渉波の周波数をΩ、干渉波電力
をJ、希望波シンボル周期をT、希望波信号電力をS、
受信機雑音電力をσ1 、前方フィルタおよび後方フィル
タそれぞれのタップ数をNとすれば、前方フィルタのタ
ップ係数wiおよび後方フィルタのタップ係数fiは
(1),(2)式で示される。
【0014】
【0015】このタップ係数は誤差信号と各タップでの
信号との直交条件より導出された理想解である。タップ
係数を理想解に設定するために判定器誤差信号εの自乗
平均値を最小とするには、通常LMS(Least M
ean Square)アルゴリズムなどによるタップ
係数の修正が行われている。(3)式にLMSアルゴリ
ズムによるタップ修正式を示す。
【0016】 win+1 =win −μεn ui*n……………(3) win は第i番目のタップ係数の時刻nにおける値、u
iは第i番目のタップにおける信号で、μは修正係数、
εは判定器誤差信号、*は複素共約を示す。タップ係数
の理想解をwoptとした場合に、(4)式に示すウィ
ーナー・ホプフ方程式が成立する。
【0017】Φ・wopt=v…………(4) ここではΦは前方フィルタおよび後方フィルタのタップ
数をNとした場合のN×Nの相関行列である。vは各タ
ップ係数における信号成分と基準信号(ここでは誤りの
ない時の判定データ信号)との相関ベクトルである。す
なわち前方フィルタタップ係数を示す(1)式は、各タ
ップ間でCW性干渉波をキャンセルさせることを意味し
ている。特に注目すべき点は(2)式に示すように後方
フィルタのタップ係数が前方フィルタと対応しているこ
とである。これの物理的意味は前方フィルタによりCW
干渉波は除去できたが、各タップには受信信号系列が分
布している。これらが、(1)式のタップ係数を乗ぜら
れ合成されるのであるから、符号間干渉が生じる。しか
し通常の前方フィルタと相違している点は図2の前方フ
ィルタに示されるように、基準タップ205の位置は入
力側から乗算器208を通さずに加算器209に直接入
力され合成されている箇所である。従って、干渉除去に
ともなう符号間干渉は基準信号より前の時刻に送信され
たシンボルからのものとなる。この場合、これらのすで
に送信された過去のシンボルは、後方フィルタの各タッ
プにも判定シンボルとして分布している。従って、判定
誤りがない場合にはCW干渉除去に伴う符号間干渉は全
て後方フィルタにより除去できる。この符号間干渉は前
方フィルタのタップ係数で決まっているものであるか
ら、後方フィルタのタップ係数が前方フィルタのタップ
係数と対応していれば除去できることになる。これが
(2)式の持つ意味である。
【0018】以上説明したように、判定帰還形等化器
(DFE)は、マルチパス伝搬による波形歪の除去能力
とCW干渉波の除去能力とを有する。ではマルチパス歪
とCW干渉波とが同時に発生している場合に、DFEが
どのような動作を行うかに関しては辻本一郎、電子通信
情報学会1992年春季全国大会B−418“マルチパ
ス伝搬路における判定帰還形等化器によるCW干渉波除
去特性”に論じられている。すなわちマルチパスによる
フェード(ノッチ)をPSK希望波に与え、かつ強度の
CW干渉波を加えてDFEに入力しているがシミュレー
ション結果ではDFEは符号間干渉とCW干渉の両方を
除去する能力を有しており、D/U(希望波対CW干渉
波電力比)が−5dBくらいまで等化能力があることが
報告されている。図2において、PSK変調波を中心に
して着目すると、受信波スペクトラムの入力波形201
は中心周波数にフェード(ノッチ)が生じるマルチパス
歪とFM変調波という狭帯域干渉波とを同時に受けてい
ることになり、上述したDFEが効果を発揮することが
できる。またD/Uがマイナスとなっても干渉除去と波
形歪の等化が可能であるので、FM変調波の信号レベル
を十分高くして、その品質を高めることが可能である。
また、前方フィルタで作られたフェードは、送信側で作
られたフェードとは無関係にFM変調波の中心周波数に
深いフェードを作りFM変調波を除去する。すなわち前
方フィルタ出力波形203のようになる。一方後方フィ
ルタは前方フィルタのCW干渉除去にともなう符号間干
渉を全て除去する。従って減算器210出力波形204
のように正常なものとなる。判定器212はマルチパス
歪およびFM変調波による干渉を除去されたPSK波に
対して判定を行い、判定データを出力する。なおDFE
のタップ係数は減算器211が出力する誤差信号の自乗
平均が最小となるように制御される。DFEの前方フィ
ルタ111Aおよび後方フィルタ111Bは共に中間周
波帯の処理(パスバンド処理)で動作させる一例を示し
ているので、PSK変調器111Cが後方フィルタのル
ープの中に位置するようになっている。このように前方
および後方フィルタをパスバンド処理とすれば、減算器
111Bと判定器212の間にPSK復調器111Cに
相当する回路を挿入しなければならない。
【0019】次に本発明の第2の実施例を図3の構成図
および図4の動作説明図により説明する。図3はデジタ
ル伝送系に2系統のアナログ伝送系を多重する実施例を
示している。FM変調器151,152により入力1お
よび入力2の送信信号に対してアナログ変調を行う。こ
の際に用いられる中間周波ローカル発振器156,15
7の中心周波数は互いに異なるf1およびf2であると
する。入力3の送信信号に対してはPSK変調器153
により変調を行う。この変調には中間周波ローカル発振
器158のローカル周波数f0を用いる。PSK変調信
号はノッチフィルタ154に入力され、ここでローカル
周波数f1に対応するフェード(ノッチ)を作る。さら
にノッチフィルタ154出力はノッチフィルタ155に
入力されローカル周波数f2に対応するフェードが作ら
れる。ノッチフィルタの構成法の一例としては2波マル
チパス回路がある。これは入力信号を2分岐し、一方の
分岐信号を遅延時間τにより遅延させ、複素定数を乗じ
た後に、他方の分岐信号に合成するものである。これは
無線通信でしばしば発生する2波マルチパス伝搬モデル
と等価なものである。ここで、遅延波に乗じる複素係数
の設定によりフェード周波数を決定することが出来る。
FM変調器151および152とノッチフィルタ155
出力のf1およびf2のフェードを受けたPSK変調波
とを合成器159により合成多重する。多重された中間
周波送信信号を送信器160により搬送周波数帯に変換
して送信する。
【0020】次に図4により受信側の各部の動作を説明
する。送信側から送られる入力信号は受信入力スペクト
ラム201のようになる。ここでPSK波はf1および
f2にてフェードしており、そのフェード周波数を中心
に独立な2系統のFM変調波スペクトラムが位置する様
子が示されている。f1およびf2におけるフェードは
FM波に対してPSK波による干渉が影響しないことを
目的とするものである。帯域通過フィルタ162,16
3の中心周波数はそれぞれf1,f2に設定されてお
り、f1およびf2帯のFM変調波がそれぞれ抽出さ
れ、フィルタ出力波形202,203のようになる。抽
出されたFM変調波202AはFM復調器114,11
5により復調され、それぞれ送信側の入力1および入力
2に対応した出力1と出力2が得られる。
【0021】前述したがPSK変調された信号に関して
は入力スペクトラム波形201のように送信側で作った
フェードによる波形歪とFM変調波による干渉を受けて
いるので、通常このような受信信号波はPSK復調して
も正常なデジタル伝送は不可能となる。まず送信側で作
りだしたフェード(ノッチ)は第1の実施例で説明した
ようにマルチパス歪と等価である。これによる波形歪は
DFEを用いれば除去できる。またFM干渉波はPSK
変調波に比べて狭帯域であり、CW干渉波として取り扱
えるので、CW干渉を除去する能力を有する。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、送信側に
てデジタル変調波の中心周波数にフェードを発生させ、
周波数変調波をデジタル変調波のフェード周波数に合成
して送信し、受信側では受信波を分岐し、一方の受信波
は帯域通過フィルタにより周波数変調波のみを抽出し、
これを周波数復調する。他方の受信波は判定帰還形等化
器により周波数変調波および送信側フェードによる波形
歪を除去した後に、デジタル復調を行うことにより、周
波数変調波のレベルを任意の強度に設定することが可能
であり、品質の高い周波数変調波をデジタル信号の同一
周波数に重畳伝送することができる効果がある。また、
本発明は送信側にてディジタル変調波のスペクトラムに
複数のフェードを発生させ、この複数のフェードに対応
して複数のアナログ変調波を合成多重する場合にも適用
して同じ効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の構成図である。
【図2】第1の実施例の動作説明図である。
【図3】本発明の第2の実施例の構成図である。
【図4】第2の実施例の動作説明図である。
【図5】従来のハイブリッド変調信号の伝送方式の構成
図である。
【符号の説明】
101,151,152 FM変調器 102,153 PSK変調器 103,156〜158 中間周波ローカル発振器 104,159 合成器 105,160 送信器 106 遅延素子 107,111B,166B 減算器 108,161 受信器 109,162,163 帯域通過フィルタ 110,164,165 FM復調器 111,166 判定帰還形等化器 111A,166A 前方フィルタ 111C,166C PSK復調器 111D,166D 後方フィルタ 154,155 ノッチフィルタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送信側においては中間周波ローカル発振
    器を用いて第1のディジタル信号によりPSK変調を行
    うデジタル変調手段と、前記ディジタル変調手段のディ
    ジタル変調波中心周波数にフェードを発生させる手段
    と、前記中間周波ローカル発振器を用いて第2のアナロ
    グ信号によりFM変調を行うアナログ変調手段と、前記
    アナログ変調手段による変調波と前記フェードを受けた
    デジタル変調波との合成手段と、前記合成手段の出力を
    搬送周波数帯に変換する送信手段とを有し、 受信側においては受信搬送波信号を中間周波数帯に変換
    する受信手段と、前記受信手段の出力を2分岐し、一方
    を帯域通過フィルタを通した後に周波数復調を行い第2
    のアナログ信号を得る復調手段と、前記分岐出力の他方
    を判定帰還型等化器に通し波形歪を除去する手段と、前
    記等化手段の出力に対してデジタル復調を行い第1のデ
    ィジタル信号を得る手段とを有することを特徴とするハ
    イブリッド変調波伝送方式。
  2. 【請求項2】 送信側においては少なくとも2個の異な
    る周波数を発生する第1の中間周波ローカル発振器を用
    いてそれぞれアナログ信号によりFM変調を行うアナロ
    グ変調手段と、前記第1の中間周波ローカル発振器と異
    なる中間周波ローカル発振器を用いてディジタル信号に
    よりPSK変調を行うディジタル変調手段と、このディ
    ジタル変調手段の出力信号に対し前記第1の中間周波ロ
    ーカル発振器のそれぞれの異なる周波数に対応する位置
    にフェードを発生させるフェード発生手段と、このアナ
    ログ変調手段およびフェード発生手段の出力を合成して
    送信する送信手段とを有し、受信側においては前記アナ
    ログ変調手段のそれぞれのFM変調信号を復調する手段
    と、前記フェード発生手段の出力であるPSK変調信号
    を入力して、フェードによる波形歪を除去する判定帰還
    形等化器を含むディジタル復調手段とを有することを特
    徴とするハイブリッド変調波伝送方式。
JP4202803A 1992-07-30 1992-07-30 ハイブリッド変調波伝送方式 Withdrawn JPH0653937A (ja)

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Cited By (2)

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US7257148B2 (en) 2001-05-08 2007-08-14 Sony Corporation Radio transmitting apparatus, radio receiving apparatus, radio transmitting method, and radio receiving method
JP2009122680A (ja) * 1997-05-19 2009-06-04 Verance Corp アナログ信号への情報の埋込みおよび抽出を分布信号特徴を用いて行なう装置および方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009122680A (ja) * 1997-05-19 2009-06-04 Verance Corp アナログ信号への情報の埋込みおよび抽出を分布信号特徴を用いて行なう装置および方法
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