(57)【要約】【課題】電力効率がよく、信号点の符号化及び復号化処理が比較的簡単かつ高速に行うことができる送信装置を提供することを課題とする。【解決手段】Ｉ／Ｑ平面上に中心が同一でそれぞれの大きさが連続する自然数倍となる複数の六角形を描き、その複数の六角形の大きさの比をｍとしたときに６×ｍ個の信号点を各六角形の頂点及び辺上に配置する２の累乗の信号点にデータを符号化する第１のエンコーダと、前記符号化された信号点に基づく送信データを送信する送信部とを有し、前記第１のエンコーダは、前記信号点を複数のエリアに分け、前記複数のエリアのうちの前記データの信号点が属するエリアを計算するエリアカリキュレータ（９０１）と、前記複数の六角形のうちの前記データの信号点が属する六角形を計算するレンジカリキュレータ（９０２）と、前記六角形上の前記データの信号点が属する位置を計算するポジションカリキュレータ（９０３）とを有する。【選択図】図９
2010062864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｉ／Ｑ平面上に中心が同一でそれぞれの大きさが連続する自然数倍となる複数の六角形を描き、その複数の六角形の大きさの比をｍとしたときに６×ｍ個の信号点を各六角形の頂点及び辺上に配置する２の累乗の信号点にデータを符号化する第１のエンコーダと、
前記符号化された信号点に基づく送信データを送信する送信部とを有し、
前記第１のエンコーダは、
前記信号点を複数のエリアに分け、前記複数のエリアのうちの前記データの信号点が属するエリアを計算するエリアカリキュレータと、
前記複数の六角形のうちの前記データの信号点が属する六角形を計算するレンジカリキュレータと、
前記六角形上の前記データの信号点が属する位置を計算するポジションカリキュレータとを有することを特徴とする送信装置。
【請求項２】
前記エリアカリキュレータは、前記信号点を６個の三角形のエリアに分け、前記六角形の中心で向かい合う２つの三角形のエリアは同じ数の信号点を選択することにより前記２の累乗の信号点を決め、前記データの信号点が属する三角形のエリアを計算することを特徴とする請求項１記載の送信装置。
【請求項３】
前記レンジカリキュレータは、前記複数の六角形のうちの内側の六角形上に位置する信号点から、外側の六角形上に位置する信号点に向かう順番で信号点を選択することにより、前記２の累乗の信号点を決め、前記データの信号点が属する六角形を計算することを特徴とする請求項１又は２記載の送信装置。
【請求項４】
前記ポジションカリキュレータは、前記六角形の辺の中心に最も近い信号点から、前記六角形の頂点上の信号点に向かう順番で信号点を選択することにより、前記２の累乗の信号点を決め、前記データの信号点が属する位置を計算することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の送信装置。
【請求項５】
前記第１のエンコーダは、前記データをキャリア毎の信号点に符号化し、
さらに、前記第１のエンコーダにより符号化されたキャリア毎の信号点を逆高速フーリエ変換する逆高速フーリエ変換器を有し、
前記送信部は、前記逆高速フーリエ変換された信号点に基づく送信データを送信することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の送信装置。
【請求項６】
さらに、Ｉ／Ｑ平面上に等しい垂直と水平の間隔の正方形の格子に配置される２の累乗の信号点にデータを符号化する第２のエンコーダと、
前記第１のエンコーダ及び前記第２のエンコーダのいずれかを選択するセレクタとを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の送信装置。
【請求項７】
Ｉ／Ｑ平面上の信号点の信号を受信する受信部と、
Ｉ／Ｑ平面上に中心が同一でそれぞれの大きさが連続する自然数倍となる複数の六角形を描き、その複数の六角形の大きさの比をｍとしたときに６×ｍ個の信号点を各六角形の頂点及び辺上に配置する２の累乗の信号点のうちの前記受信した信号点の信号からデータに復号化する第１のデコーダとを有し、
前記第１のデコーダは、
前記信号点を複数のエリアに分け、前記複数のエリアのうちの前記受信した信号点の信号が属するエリアを計算するエリアカリキュレータと、
前記複数の六角形のうちの前記受信した信号点の信号が属する六角形を計算するレンジカリキュレータと、
前記六角形上の前記受信した信号点の信号が属する位置を計算するポジションカリキュレータとを有することを特徴とする受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信装置及び受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＱＡＭ変調方式は、搬送波の振幅及び位相について、２次元直交座標(Ｉ／Ｑ平面)を用いて送信データを表すデータ通信方式である。
【０００３】
特開平９−３０７５２９号公報には、複数のデータ系列を互いに区別可能な拡散符号でそれぞれスペクトル拡散した後多重化して送出するスペクトル拡散多重通信方法において、前記各データ系列に対するスペクトル拡散変調方法として６相位相変調方法（ＰＳＫ）を使用し、多重化後の位相面符号点配置を六方細密構造にしたことを特徴とするスペクトル拡散多重通信方法が記載されている。
【０００４】
また、特表２００１−５２３０７０号公報には、直交基底関数を用いて送信対象の信号を表す、改良されたデータ伝送およびマルチレベル変調方法の効率的な使用のための方法において、 信号コンステレーションの規定の信号エネルギを有する信号点を、前記信号エネルギおよび／またはデータ・レートを最適化するために、設定および／または選択された確率に従って選択することを特徴とする方法が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３０７５２９号公報
【特許文献２】特表２００１−５２３０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、電力効率がよく、信号点の符号化及び復号化処理が比較的簡単かつ高速に行うことができる送信装置及び受信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の送信装置は、Ｉ／Ｑ平面上に中心が同一でそれぞれの大きさが連続する自然数倍となる複数の六角形を描き、その複数の六角形の大きさの比をｍとしたときに６×ｍ個の信号点を各六角形の頂点及び辺上に配置する２の累乗の信号点にデータを符号化する第１のエンコーダと、前記符号化された信号点に基づく送信データを送信する送信部とを有し、前記第１のエンコーダは、前記信号点を複数のエリアに分け、前記複数のエリアのうちの前記データの信号点が属するエリアを計算するエリアカリキュレータと、前記複数の六角形のうちの前記データの信号点が属する六角形を計算するレンジカリキュレータと、前記六角形上の前記データの信号点が属する位置を計算するポジションカリキュレータとを有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の受信装置は、Ｉ／Ｑ平面上の信号点の信号を受信する受信部と、Ｉ／Ｑ平面上に中心が同一でそれぞれの大きさが連続する自然数倍となる複数の六角形を描き、その複数の六角形の大きさの比をｍとしたときに６×ｍ個の信号点を各六角形の頂点及び辺上に配置する２の累乗の信号点のうちの前記受信した信号点の信号からデータに復号化する第１のデコーダとを有し、前記第１のデコーダは、前記信号点を複数のエリアに分け、前記複数のエリアのうちの前記受信した信号点の信号が属するエリアを計算するエリアカリキュレータと、前記複数の六角形のうちの前記受信した信号点の信号が属する六角形を計算するレンジカリキュレータと、前記六角形上の前記受信した信号点の信号が属する位置を計算するポジションカリキュレータとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
六角形の信号点を用いることにより、正方形の信号点に比べ電力効率が向上する。また、変換表を用いずに計算により符号化及び復号化を行うことができるので、信号点の符号化及び復号化処理が比較的簡単かつ高速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（参考技術）
図１は、ＱＡＭ（Quadrature amplitude modulation）変調における送信装置及び受信装置を有する通信システムの構成例を示す機能ブロック図である。ＱＡＭ変調方式は、搬送波の振幅及び位相について、２次元直交座標(Ｉ／Ｑ平面)を用いて送信データを表すデータ通信方式である。
【００１１】
送信装置は、シリアル／パラレルバッファ１０１、ＱＡＭエンコーダ１０２、送信フィルタ１０３，１０４、乗算器１０５，１０６、サイン／コサインテーブル１０７、加算器１０８、Ｄ／Ａコンバータ１０９、ポストフィルタ１１０、ラインドライバ１１１及び送信ビットマップ１１２を有する。受信装置は、プレフィルタ１１４、Ａ／Ｄコンバータ１１５、イコライザ（等化器）１１６、乗算器１１７，１１８、サイン／コサインテーブル１１９、受信フィルタ１２０，１２１、イコライザ１２２，１２３、ＱＡＭデコーダ１２４、パラレル／シリアルバッファ１２５及び受信ビットマップ１２６を有する。ここでは、メタリック回線１１３を介して対向するトランシーバの送信装置と受信装置を示している。
【００１２】
シリアル／パラレルバッファ１０１は、シリアルの送信データを１シンボル分ストアし、送信ビットマップ１１２にしたがって、伝送ビット分パラレルでＱＡＭエンコーダ１０２に出力する。送信ビットマップ１１２には、あらかじめトレーニングにより決められた、キャリア（搬送波）の伝送ビット数が保存されている。ＱＡＭエンコーダ１０２は、入力されたビット列を、送信ビットマップ１１２にしたがって、Ｉ／Ｑ信号に符号化し、送信フィルタ１０３及び１０４に出力する。送信フィルタ１０３は、Ｉ信号を帯域制限する。送信フィルタ１０４は、Ｑ信号を帯域制限する。サイン／コサインテーブル１０７は、キャリア信号のコサイン波信号を乗算器１０５に出力し、キャリア信号のサイン波信号を乗算器１０６に出力する。乗算器１０５は、送信フィルタ１０３の出力信号とコサイン波信号とを乗算して出力する。乗算器１０６は、送信フィルタ１０４の出力信号とサイン波信号とを乗算して出力する。加算器１０８は、乗算器１０５及び１０６の出力信号を加算し、ＱＡＭ信号を出力する。Ｄ／Ａコンバータ１０９は、加算器１０８の出力信号をデジタルからアナログに変換する。ポストフィルタ１１０は、Ｄ／Ａコンバータ１０９の出力信号に対してフィルタリング処理を行って出力する。ラインドライバ１１１は、ポストフィルタ１１０の出力信号をメタリック回線１１３を介して受信装置に送信する。
【００１３】
プレフィルタ１１４は、メタリック回線１１３を介してデータを受信し、フィルタリング処理を行う。Ａ／Ｄコンバータ１１５は、プレフィルタ１１４の出力信号をアナログからデジタルに変換する。イコライザ１１６は、Ａ／Ｄコンバータ１１５の出力信号を等化し、歪みをとる。サイン／コサインテーブル１１９は、キャリア信号のコサイン波信号を乗算器１１７に出力し、キャリア信号のサイン波信号を乗算器１１８に出力する。乗算器１１７は、イコライザ１１６の出力信号とコサイン波信号とを乗算し、Ｉ信号を出力する。乗算器１１８は、イコライザ１１６の出力信号とサイン波信号とを乗算し、Ｑ信号を出力する。受信フィルタ１２０は、Ｉ信号に対してフィルタリング処理する。イコライザ１２２は、受信フィルタ１２０の出力信号を等化する。受信フィルタ１２１は、Ｑ信号に対してフィルタリング処理する。イコライザ１２３は、受信フィルタ１２１の出力信号を等化する。ＱＡＭデコーダ１２４は、イコライザ１２２及び１２３から出力されるＩ信号及びＱ信号を入力し、受信ビットマップ１２６にしたがって、元のデータに復号化する。受信ビットマップ１２６には、送信ビットマップ１１２と同一のあらかじめトレーニングにより決められた、キャリア（搬送波）の伝送ビット数が保存されている。パラレル／シリアルバッファ１２５は、受信ビットマップ１２６にしたがって、ＱＡＭデコーダ１２４の出力信号をパラレルでストアし、シリアルの受信データを出力する。
【００１４】
図２に、ＤＭＴ（discrete multi-tone）変調（G.992.1）における送信装置及び受信装置を有する通信システムの構成例を示す機能ブロック図である。ＤＭＴ変調は、ＱＡＭ変調と高速フーリエ変換を組み合わせた変調方式であり、高速にデータ通信を行うことができる。送信装置は、シリアル／パラレルバッファ２０１、エンコーダ２０２、逆高速フーリエ変換器２０３、パラレル／シリアルバッファ２０４、Ｄ／Ａコンバータ２０５及び送信ビットマップ２０６を有する。受信装置は、Ａ／Ｄコンバータ２０８、時間領域イコライザ２０９、シリアル／パラレルバッファ２１０、高速フーリエ変換器２１１、周波数領域イコライザ２１２、デコーダ２１３、パラレル／シリアルバッファ２１４及び受信ビットマップ２１５を有する。ここでは、メタリック回線２０７を介して対向する局舎側から加入者側方向（下り方向）の、トランシーバの送信装置と受信装置を示している。
【００１５】
シリアル／パラレルバッファ２０１は、送信データを１シンボル分ストアし、トレーニングにより前もって決められて送信ビットマップ２０６に保存されている、各キャリア当たりの伝送ビット数分に分割し、エンコーダ２０２に出力する。エンコーダ２０２は、入力された各キャリアのビット列を、やはり送信ビットマップ２０６にしたがって、各キャリア毎に、それぞれＱＡＭ変調するための信号点データ（Ｉ信号及びＱ信号）に符号化して、逆高速フーリエ変換器２０３に出力する。逆高速フーリエ変換器２０３は、逆高速フーリエ変換を行うことで、それぞれの信号点について直交振幅変換を行い、パラレル／シリアルバッファ２０４に出力する。ここで、パラレル／シリアルバッファ２０４は、逆高速フーリエ変換器２０３の出力信号の４８０〜５１１サンプルの、トータル３２個のサンプルをサイクリックプリフィックス（Cyclic Prefix）としてＤＭＴシンボルの先頭に付加する。これは、ＤＭＴシンボルの境界で、信号波形が乱れる影響を、受信装置側に見えなくするための、ガードインターバル信号区間である。パラレル／シリアルバッファ２０４は、５１２＋３２個のサンプルデータを順次シリアルでＤ／Ａコンバータ２０５に出力する。Ｄ／Ａコンバータ２０５は、２．２０８ＭＨｚのサンプリング周波数で入力デジタルデータをアナログ信号に変換し、メタリック回線２０７を経由して、受信装置（加入者）側に送信する。
【００１６】
受信装置側では、Ａ／Ｄコンバータ２０８は、メタリック回線２０７を介して送信装置から信号を入力し、入力アナログ信号を２．２０８ＭＨｚのデジタル信号に変換し、時間領域イコライザ２０９に出力する。時間領域イコライザ２０９は、シンボル間干渉（ＩＳＩ）が３２サンプルのサイクリックプリフィックス内に収まるように、入力データにデジタル信号処理を施し、処理効果データをシリアル／パラレルバッファ２１０に出力する。シリアル／パラレルバッファ２１０は、１ＤＭＴシンボル分のデータを格納し、しかるのち、サイクリックプリフェックス分のサンプルを除去し、５１２個のサンプルデータを高速フーリエ変換器２１１に出力する。高速フーリエ変換器２１１は、高速フーリエ変換を行い、２５６個の信号点を発生（復調）し、周波数領域イコライザ２１２に出力する。周波数領域イコライザ２１２は、復調した２５６個の信号点データにチャネル間干渉の補償処理を施し、デコーダ２１３に出力する。デコーダ２１３は、送信ビットマップ２０６と同じ値を保持する受信ビットマップ２１５にしたがって、各キャリアの信号点データをデコードし、デコードにより得られたデータをパラレル／シリアルバッファ２１４に出力する。パラレル／シリアルバッファ２１４は、受信ビットマップ２１５にしたがって、データを格納し、ビットシリアルで受信データを出力する。
【００１７】
図３は、１６ＱＡＭ変調におけるＩ／Ｑ平面上の信号点配置を示す図である。ＱＡＭ変調では、Ｉ信号及びＱ信号のそれぞれにデータを割り当てて直交座標として扱い、信号点を表現する方法である。例えば、偶数ビット数のビット数ｂのデータｖ＝｛ｖb-1，ｖb-2，．．．，ｖ1，ｖ0｝を伝送する場合には、Ｉ／Ｑ平面上の信号点（Ｘ，Ｙ）を、Ｘ＝｛ｖb-1，ｖb-3，．．．，ｖ3，ｖ1，１｝、Ｙ＝｛ｖb-2，ｖb-4，．．．，ｖ2，ｖ0，１｝のビット列で表される符号付き２進数値とする。
【００１８】
したがって、信号点の配置は、図３の例に示すように、Ｉ／Ｑ平面で四角形を描く。Ｉ信号の値及びＱ信号の値は、そのまま送信されるデータとなるので、変調及び復調処理が簡便である。
【００１９】
図４に、ＱＡＭデコーダ１２４の構成例を示すブロック図である。ＱＡＭデコーダ１２４は、イコライザ１２２及び１２３から出力されたＩ信号及びＱ信号のデータを入力する。Ｉ信号データ及びＱ信号データは、変換バッファ４０１で１ビットずつ交互に並べ替えられる。並べ替えられたデータは、受信データとして出力される。
【００２０】
図６は、ＱＡＭ変調における電力効率を説明する図である。各国法規や各種規格において、送出電力が上限として定められている。これは、Ｉ／Ｑ平面上では一定の大きさの円となる。ＤＭＴ変調等、高速なデータ伝送を行うアプリケーションに、頻繁に適用される、ＱＡＭ変調方式は、電力効率の面で考えると、信号点の配置されない電力領域６０１が発生する。そのため、高速にデータ伝送を行うと言う目的に対して、必ずしも最適な変調方式とはなっていないという課題がある。
【００２１】
図１３は、電力効率化を狙った信号点配置の変調方式における信号点配置の例を示す図である。電力面で効率的な伝送方式として、一定電力内に多くの信号点を配置し、データ伝送効率を上げる方法として、Ｉ／Ｑ平面上で、信号点が六角形を描くように、信号点を六方細密に配置する。このような信号点配置においては、信号点数が２の累乗以外の値をとることがあるため、ハフマン法等により、データを再符号化することによりデータを割り当てる方法が考えられる。
【００２２】
図７は、図１３の信号点配置を行うための送信装置及び受信装置を有するＱＡＭ変調方式通信システムの構成例を示す機能ブロック図である。図７の通信システムは、図１の通信システムに対し、ＱＡＭエンコーダ１０２、送信ビットマップ１１２、ＱＡＭデコーダ１２４及び受信ビットマップ１２６の代わりに、信号点符号器７０２、送信座標変換表７１２、信号点復号器７２４及び受信座標変換表７２６を有する。
【００２３】
図５は、図７の信号点復号器７２４及び受信座標変換表７２６の構成例を示すブロック図である。信号点復号器５０１は図７の信号点復号器７２４に対応し、受信座標変換表５０２は図７の受信座標変換表７２６に対応する。信号点復号器５０１は、Ｉ信号データ及びＱ信号データを入力し、Ｉ信号及びＱ信号の値を受信座標変換表５０２のＩ信号及びＱ信号と比較し、一致したら、それに対応するビット列を受信データとして出力する。
【００２４】
復号化処理においては、信号点復号器５０２が信号点に対応するデータを復号化するために、信号点のＩ／Ｑ平面上の座標を、信号点とデータの対応付けを示す受信座標変換表５０２と比較して処理することになる。特に、高速なデータ伝送を行うアプリケーションにおいて、多数の信号点を使用してデータ伝送する場合には、データと信号点座標とを対応させる受信座標変換表５０２の行数５０３が膨大なものとなる。また、この受信座標変換表５０２は、信号点の組み合わせ分だけ必要になるので、伝送路の信号雑音比に適した信号点の組み合わせを使用する場合は、対応する多くの枚数５０４の受信座標変換表５０２を準備する必要がある。
【００２５】
そのため、受信座標変換表５０２のために回路規模が大きくなるだけでなく、復号化処理において、信号点座標を表と比較する処理回数が増え、処理時間がかかってしまう。また、電力の最適化を狙って、信号点が六角形になるように配置した変調方式においては、信号点が２の累乗でない場合に対応するため、再符号化により１シンボルで送信するビット数が変化する。
【００２６】
図７の信号点符号器７０２は、図５に示した信号点復号器５０１と逆の手順で、送信座標変換表７１２にしたがって、入力されたビット列を送信データの信号点座標への変換処理を行う。
【００２７】
図８は、図１３の信号点配置を行うための送信装置及び受信装置を有するＤＭＴ変調方式通信システムの構成例を示す機能ブロック図である。図８の通信システムは、図２の通信システムに対し、エンコーダ２０２、送信ビットマップ２０６、デコーダ２１３及び受信ビットマップ２１５の代わりに、信号点符号器８０２、送信信号点組マップ８０６、信号点復号器８１３及び受信信号点組マップ８１５を有する。図８のＤＭＴ変調方式通信システムは、図１３の電力効率化を図った信号点配置方法を、図２の高速フーリエ変換器を利用してキャリア周波数を多重するシステムに適用した場合の通信システムである。
【００２８】
シリアル／パラレルバッファ２０１は、送信データを１シンボル分ストアし、トレーニングにより前もって決められて送信信号点組マップ８０６に保存されている、各キャリア当たりの信号点配置に応じたビット数分に分割し、信号点符号器８０２に出力する。
【００２９】
しかしながら、図１３の電力効率化を図った信号点配置方法では、信号点数が２の累乗個でない場合があり、そのようなキャリアでは、信号点符号器８０２の送信するビット数を動的に変化させる必要がある。
【００３０】
また、１シンボル分の送信データに相当するビット数も、送信データの中身によって、動的に変化するため、その変化を吸収するように、より大きなサイズのバッファとしたり、バッファのアンダーフロー、オーバーフローを考慮した制御回路を組み込む必要を生じる。
【００３１】
信号点符号器８０２は、図５に示した信号点復号器５０１と逆の手順で、入力された各キャリアのビット列を、各キャリアの送信信号点組マップ８０６にしたがって、各キャリア毎に、送信データの信号点座標への変換処理を行い、逆高速フーリエ変換器２０３に出力する。
【００３２】
以降、送信装置の逆高速フーリエ変換器２０３から、受信装置の周波数領域イコライザ２１２への経路及び動作は、図２で説明した、ＤＭＴ変調でのそれと同様である。周波数領域イコライザ２１２により、チャネル間干渉の補償処理を施されたデータは、信号点復号器８１３に入力される。
【００３３】
信号点復号器８１３は、送信信号点組マップ８０６と同じ値を保持する受信信号点組マップ８１５にしたがって、各キャリアの信号点データを図５に示される手法により、各キャリア毎に復号化し、復号化により得られたデータをパラレル／シリアルバッファ２１４に格納する。
【００３４】
しかしながら、図１３の電力効率化を図った信号点配置方法では、信号点数が２の累乗個でない場合があり、そのようなキャリアでは、受信した信号点位置、ひいては、送信されるデータの内容によって、パラレル／シリアルバッファ２１４に格納するビット数を動的に変化させる必要がある。
【００３５】
したがって、パラレル／シリアルバッファ２１４に入力される１シンボル分のビット数は、送信データの中身によって、動的に変化するため、その変化を吸収するように、より大きなサイズのバッファとしたり、バッファのアンダーフロー、オーバーフローを考慮した制御回路を組み込む必要を生ずる。そのため、図８のパラレル／シリアルバッファ２１４は、図２のパラレル／シリアルバッファ２１４に比べて、複雑で、高速に動作する回路構成とならざるを得ない。
【００３６】
したがって、図１３の電力効率化を図った信号点配置方法を、データ伝送の高速化を図るために、複数キャリアを多重して伝送するシステムに適用すると、システムの回路構成が複雑になりがちである。
【００３７】
以下、上記の変調方式よりも電力効率面で改良された、信号点の配置を有しており、信号点の符号化及び復号化処理が比較的簡単かつ高速に行える、高速にデータをデジタル伝送するアプリケーションに適用可能なデータ通信方式の実施形態を説明する。
【００３８】
（第１の実施形態）
図１４〜図１７は、本発明の第１の実施形態による通信システムの信号点配置法を説明するための図である。本実施形態の信号点配置法では、まずＩ／Ｑ平面上に、中心が同一で１，２，・・・，ｎのように連続する自然数倍の大きさの六角形を描き、それぞれの六角形の頂点及び辺上に、それぞれ６×ｎ個の信号点を等間隔に配置するものである。例えば、六角形１４０２の上には６個の信号点、六角形１４０３の上には１２個の信号点、のごとくである。したがって、六方細密配置に近い配置となるが、中心位置の信号点１４０１は、本実施形態では使用されない。
【００３９】
本実施形態の信号点配置法では、図１４の信号点を、図１５に示す６個の信号点のエリア１５０１〜１５０６に分ける。これらの信号点エリア１５０１〜１５０６は、同数の信号点を含み、その信号点エリアが三角形を描くようにエリア分けする。ここで、信号点エリア１５０１と１５０２、あるいは１５０３と１５０４、もしくは１５０５と１５０６は、それぞれ組みとして扱う。つまり、中心を挟んだ２つの信号点エリアが組みとなる。
【００４０】
そして、伝送に使用する信号点の個数が、２の累乗個となるように、信号点をこれら組みから２点ずつ選択する。例えば、信号点エリア１５０１と１５０２の組みから２点、信号点エリア１５０３と１５０４の組みから２点、信号点エリア１５０５と１５０６の組みから２点のごとく選択する。続いて、信号点エリア１５０１と１５０２の組みから、と順番に選択してゆく。そして、信号点エリア１５０１と１５０２の組みの中では、例えば信号点エリア１５０１から１点、信号点エリア１５０２から１点の順等、均等に割り振ってゆく。このルールでは、例えば、信号点エリア１５０２、１５０１、１５０３、１５０４、１５０６、１５０５の順で１点ずつ信号点を選択しても構わない。
【００４１】
次に、一つの信号点エリアの中での、使用する信号点の選択順を図１６により説明する。それぞれの信号点エリアは対称形なので、他の信号点エリア内の配置法は、１個の信号点エリアの配置法を回転させればよく、ここでは、１個の信号点エリア１６０１での、信号点選択順序のみ説明する。
【００４２】
まず、中心に近い側の六角形上の信号点から選択するので、最初に選択される信号点は、信号点１６１１である。信号点１６０４ではない。そして、信号点１６０５は、信号点１６０６，１６０７，１６０８，１６０９，１６１０の全ての信号点が、伝送に使用する信号点に選択された後で、伝送に使用する信号点として選択される。
【００４３】
信号点１６０６，１６０７，１６０８，１６０９，１６１０は、同じ六角形の上に載っているが、これらは辺の中心１６０２に近い側の信号点から先に、伝送に使用する信号点として選択する。信号点１６０８と１６０９はどちらが先でも構わない。例えば、信号点１６０８，１６０９，１６０７，１６１０，１６０６の順でもよい。また、信号点１６０９，１６０８，１６１０，１６０７，１６０６の順でも構わない。信号点１６０６は、この５個の信号点の中では辺の中心１６０２から最も遠いので、必ず最後となる。
【００４４】
このようにして、伝送に使用する信号点を２の累乗個選択すると、伝送に使用する信号点の配置は、図１７に示すようになる。つまり、六方細密に配置した六角形形状の信号点から、中心位置の信号点１７０１と、最外郭の頂点付近の信号点１７０２が抜けた形となる。実際に信号を伝送する際には、規格、法令等で規定される上限の電力１７０３に合わせて、大きさが正規化された状態で伝送される。
【００４５】
多数のビットを一つのキャリアで伝送している場合には、同一の伝送速度において、図３のＱＡＭ変調等の方式よりも、広い信号点間の距離となる。つまり、雑音耐性が強くなる。これを言い換えれば、同一の雑音環境下で、より高速な伝送が実現できる可能性がある。
【００４６】
図１８は、本実施形態による信号点配置法の電力効率を説明するための図であり、本実施形態による６ビット伝送時の信号点配置（図１４〜図１７）１８０２と、６４ＱＡＭ（ＱＡＭ変調による６ビット伝送）時の信号点配置（図３）１８０１を重ねた図を示す。本実施形態の信号点配置１８０２は白丸（○）で示し、６４ＱＡＭの信号点配置１８０１は黒丸（●）で示す。この状態で、同一シンボルレートであれば、６４ＱＡＭの信号点配置１８０１と本実施形態の信号配置１８０２とで、伝送速度は同一となる。ＱＡＭ変調の信号点配置１８０１での信号点間の最短距離１８０３は、比較的短くなる。これに対し、本実施形態の信号点配置１８０２では、ＱＡＭ変調での未使用領域６０１（図６）まで信号点を配置するため、信号点間の最短距離１８０４を、より長くすることができる。
【００４７】
図１１は、本実施形態による送信装置及び受信装置を有する通信システムの構成例を示す機能ブロック図である。図１１の通信システムは、図１の通信システムに対し、ＱＡＭエンコーダ１０２及びＱＡＭデコーダ１２４を新エンコーダ１１０２及び新デコーダ１１２４に置き換えることで実現可能である。以下、図１１の通信システムが図１の通信システムと異なる点を説明する。
【００４８】
図９（Ａ）及び（Ｂ）は、図１１の新エンコーダ１１０２の構成例を示す図である。エリアカリキュレータ９０１は、図１５に示すように、入力された送信データから、信号点がＩ／Ｑ平面を６分割したエリアのいずれに含まれるかを示すエリア番号ａｒｅａ＃を計算し、Ｉ／Ｑポジションカリキュレータ９０４に出力する。このエリア番号ａｒｅａ＃は、入力データを６で除算した余りである。また、エリアカリキュレータ９０１は、入力データを６で割った商ｋを計算し、レンジカリキュレータ９０２へ出力する。
【００４９】
レンジカリキュレータ９０２は、図１７に示すように、入力されたデータから、求める信号点が乗っているＩ／Ｑ平面上に描いた六角形の大きさを示すレンジ番号ｒａｎｇｅ＃を計算し、Ｉ／Ｑポジションカリキュレータ９０４に出力する。レンジ番号ｒａｎｇｅ＃は、レンジカリキュレータ９０２の入力をｋとすると、ｋ≦ｒ（ｒ−１）／２を満たす最小の整数ｒである。また、レンジカリキュレータ９０２は、ｍ＝ｋ−ｒ（ｒ−１）／２となるｍの値を計算し、レンジ番号ｒａｎｇｅ＃と共に、ポジションカリキュレータ９０３へ出力する。
【００５０】
ポジションカリキュレータ９０３は、入力されたデータから、信号点が、Ｉ／Ｑ平面上に描いた６角形上のどの位置にあるべきか、頂点位置を基準として計算した値であるポジション番号ｐｏｓｉｔｉｏｎ＃を計算する。レンジ番号ｒａｎｇｅ＃を２で割った商ｃは、六角形の頂点を基準とした六角形の辺の中心付近にある信号点の位置となる。さらに、ポジションカリキュレータ９０３は、レンジカリキュレータ９０２からの入力値ｍに１を足した値を２で割った商に、図９（Ｂ）の表に基づき得られる符号ｓを乗算した値をｄとして、ｐｏｓｉｔｉｏｎ＃＝ｃ＋ｄを計算する。そして、ポジションカリキュレータ９０３は、計算したポジション番号ｐｏｓｉｔｉｏｎ＃をＩ／Ｑポジションカリキュレータ９０４に出力する。
【００５１】
Ｉ／Ｑポジションカリキュレータ９０４は、入力された番号ａｒｅａ＃、ｒａｎｇｅ＃及びｐｏｓｉｔｉｏｎ＃を基に、信号点座標を計算し、Ｉ信号値及びＱ信号値をそれぞれ出力する。計算は、次式のように仮のＩ信号値Ｉ及びＱ信号値Ｑを求め、エリア番号ａｒｅａ＃に応じて、対応する領域の座標となるように、回転計算することにより、Ｉ信号値及びＱ信号値を求めることができる。
【００５２】
I = range# - (position# ÷ 2)
Q = √3 ÷ 2 × position#
【００５３】
図１０は、図１１の新デコーダ１１２４の構成例を示す図であり、図１１のエンコーダ１１０２に対応するデコーダを示す。ディスクリートカリキュレータ１００１は、Ｉ信号値及びＱ信号値を入力し、Ｉ信号値に２、Ｑ信号値に√３を乗算し、整数値を取ることで、データの量子化を行う。量子化されたデータは、エリアカリキュレータ１００２に出力される。
【００５４】
エリアカリキュレータ１００２は、Ｉ信号値及びＱ信号値の正負符号及び絶対値を基に、エリア番号ａｒｅａ＃を計算し、エリア番号ａｒｅａ＃を値デコーダ１００５へ出力する。また、エリアカリキュレータ１００２は、エリア番号ａｒｅａ＃から、Ｉ信号値とＱ信号値へ適切な回転処理を施し、レンジカリキュレータ１００３へ出力する。
【００５５】
レンジカリキュレータ１００３は、Ｉ信号値とＱ信号値から、受信した信号点が乗っているＩ／Ｑ平面上に描いた六角形の大きさを示すレンジ番号ｒａｎｇｅ＃と、六角形の辺上の位置ｄとを計算する。レンジカリキュレータ１００３は、レンジ番号ｒａｎｇｅ＃を値デコーダ１００５へ出力し、レンジ番号ｒａｎｇｅ＃及び位置ｄをポジションカリキュレータ１００４へ出力する。
【００５６】
ポジションカリキュレータ１００４は、辺上の位置ｄから、その辺上で何番目のデータかを示すポジション番号ｐｏｓｉｔｉｏｎ＃の計算を行い、ポジション番号ｐｏｓｉｔｉｏｎ＃を値デコーダ１００５へ出力する。
【００５７】
値デコーダ１００５は、入力された番号ａｒｅａ＃、ｒａｎｇｅ＃、ｐｏｓｉｔｉｏｎ＃から、データを復号化する計算を行う。具体的には、次式によりデータｄａｔａを計算する。
【００５８】
data = ６×( position# + range# × (range# + 1) ÷ 2 ) + area#
【００５９】
以上のように、本実施形態の送信装置では、新エンコーダ（第１のエンコーダ）１１０２は、Ｉ／Ｑ平面上に中心が同一でそれぞれの大きさが連続する自然数倍となる複数の六角形を描き、その複数の六角形の大きさの比をｍとしたときに６×ｍ個の信号点を各六角形の頂点及び辺上に配置する２の累乗の信号点にデータを符号化する。送信部は、Ｄ／Ａコンバータ１０９、ポストフィルタ１１０及びラインドライバ１１１を有し、前記符号化された信号点に基づく送信データを送信する。
【００６０】
新エンコーダ１１０２は、前記信号点を複数のエリアに分け、前記複数のエリアのうちの前記データの信号点が属するエリアを計算するエリアカリキュレータ９０１と、前記複数の六角形のうちの前記データの信号点が属する六角形を計算するレンジカリキュレータ９０２と、前記六角形上の前記データの信号点が属する位置を計算するポジションカリキュレータ９０３とを有する。
【００６１】
エリアカリキュレータ９０１は、前記信号点を６個の三角形のエリアに分け、前記六角形の中心で向かい合う２つの三角形のエリアは同じ数の信号点を選択することにより前記２の累乗の信号点を決め、前記データの信号点が属する三角形のエリアを計算する。
【００６２】
レンジカリキュレータ９０２は、前記複数の六角形のうちの内側の六角形上に位置する信号点から、外側の六角形上に位置する信号点に向かう順番で信号点を選択することにより、前記２の累乗の信号点を決め、前記データの信号点が属する六角形を計算する。
【００６３】
ポジションカリキュレータ９０３は、前記六角形の辺の中心に最も近い信号点から、前記六角形の頂点上の信号点に向かう順番で信号点を選択することにより、前記２の累乗の信号点を決め、前記データの信号点が属する位置を計算する。
【００６４】
また、本実施形態の受信装置では、受信部は、プレフィルタ１１４、Ａ／Ｄコンバータ１１５及びイコライザ１１６を有し、Ｉ／Ｑ平面上の信号点の信号を受信する。新デコーダ１１２４は、Ｉ／Ｑ平面上に中心が同一でそれぞれの大きさが連続する自然数倍となる複数の六角形を描き、その複数の六角形の大きさの比をｍとしたときに６×ｍ個の信号点を各六角形の頂点及び辺上に配置する２の累乗の信号点のうちの前記受信した信号点の信号からデータに復号化する。新デコーダ１１２４は、前記信号点を複数のエリアに分け、前記複数のエリアのうちの前記受信した信号点の信号が属するエリアを計算するエリアカリキュレータ１００２と、前記複数の六角形のうちの前記受信した信号点の信号が属する六角形を計算するレンジカリキュレータ１００３と、前記六角形上の前記受信した信号点の信号が属する位置を計算するポジションカリキュレータ１００４とを有する。
【００６５】
本実施形態によれば、六角形の信号点を用いることにより、正方形の信号点に比べ電力効率が向上する。また、変換表を用いずに計算により符号化及び復号化を行うことができるので、信号点の符号化及び復号化処理が比較的簡単かつ高速に行うことができる。
【００６６】
（第２の実施形態）
図１２は、本発明の第２の実施形態による送信装置及び受信装置を有する通信システムの構成例を示す機能ブロック図である。図１２の通信システムは、図２の通信システムに対し、エンコーダ２０２及びデコーダ２１３を新エンコーダ１２０２及び新デコーダ１２１３に置き換えることで実現可能である。新エンコーダ１２０２及び新デコーダ１２１３は、図１１の新エンコーダ１１０２及び新デコーダ１１２４と同様の処理を行う。
【００６７】
新エンコーダ（第１のエンコーダ）１２０２は、データをキャリア毎の信号点に符号化する。逆高速フーリエ変換器２０３は、新エンコーダ１２０２により符号化されたキャリア毎の信号点を逆高速フーリエ変換する。送信部は、Ｄ／Ａコンバータ２０５を有し、前記逆高速フーリエ変換された信号点に基づく送信データを送信する。
【００６８】
受信部は、Ａ／Ｄコンバータ２０８及び時間領域イコライザ２０９を有し、キャリア毎の信号点の信号を受信する。高速フーリエ変換器２１１は、キャリア毎の信号点を高速フーリエ変換する。新デコーダ（第１のエンコーダ）１２１３は、高速フーリエ変換されたキャリア毎の信号点の信号をデータに復号化する。
【００６９】
（第３の実施形態）
図１９は、本発明の第３の実施形態による送信装置及び受信装置を有する通信システムの構成例を示す機能ブロック図である。図１９の通信システムは、図１の通信システムに対し、新エンコーダ１１０２、新デコーダ１１２４及びセレクタ１９０１，１９０２を追加したものである。新エンコーダ１１０２は図１１の新エンコーダ１１０２と同じであり、新デコーダ１１２４は図１１の新デコーダ１１２４と同じである。以下、本実施形態が図１の通信システムと異なる点を説明する。
【００７０】
新エンコーダ（第１のエンコーダ）１１０２は、シリアル／パラレルバッファ１０１からデータを入力し、送信ビットマップ１１２に応じて、入力データを符号化し、Ｉ信号及びＱ信号をセレクタ１９０１に出力する。具体的には、新エンコーダ１１０２は、図１４〜図１７に示すように、Ｉ／Ｑ平面上に中心が同一でそれぞれの大きさが連続する自然数倍となる複数の六角形を描き、その複数の六角形の大きさの比をｍとしたときに６×ｍ個の信号点を各六角形の頂点及び辺上に配置する２の累乗の信号点にデータを符号化する。
【００７１】
ＱＡＭエンコーダ（第２のエンコーダ）１０２は、シリアル／パラレルバッファ１０１からデータを入力し、送信ビットマップ１１２に応じて、入力データを符号化し、Ｉ信号及びＱ信号をセレクタ１９０１に出力する。具体的には、ＱＡＭエンコーダ１０２は、図３に示すように、Ｉ／Ｑ平面上に等しい垂直と水平の間隔の正方形の格子に配置される２の累乗の信号点にデータを符号化する。
【００７２】
セレクタ１９０１は、送信ビットマップ１１２内の信号点数を基に、新エンコーダ１１２４及びＱＡＭエンコーダ１０２のいずれかを選択し、Ｉ信号及びＱ信号を送信フィルタ１０３及び１０４に出力する。例えば、セレクタ１９０１は、信号点数が少ないときにはＱＡＭエンコーダ１０２を選択し、信号点数が多いときには新エンコーダ１１０２を選択する。
【００７３】
ＱＡＭデコーダ１２４は、イコライザ１２２及び１２３からＩ信号及びＱ信号を入力し、受信ビットマップ１２６に応じて、Ｉ信号及びＱ信号をデータに復号化し、データをセレクタ１９０２に出力する。具体的には、ＱＡＭデコーダ１２４は、図３に示すように、Ｉ／Ｑ平面上に等しい垂直と水平の間隔の正方形の格子に配置される２の累乗の信号点をデータに復号化する。セレクタ１９０２は、受信ビットマップ１２６内の信号点数を基に、新デコーダ１１２４及びＱＡＭデコーダ１２４のいずれかを選択し、データをパラレル／シリアルバッファ１２５に出力する。
【００７４】
また、本実施形態は、図２の通信システムにも適用することができる。すなわち、図２の通信システムに対して、新エンコーダ１２０２、新デコーダ１２１３及びセレクタ１９０１，１９０２を追加することができる。新エンコーダ１２０２は図１２の新エンコーダ１２０２と同じであり、新デコーダ１２１３は図１２の新デコーダ１２１３と同じである。セレクタ１９０１は、送信ビットマップ２０６内の信号点数を基に、新エンコーダ１２０２及びＱＡＭエンコーダ２０２のいずれかを選択し、キャリア毎のＩ信号及びＱ信号を逆高速フーリエ変換器２０３に出力する。例えば、セレクタ１９０１は、信号点数が少ないときにはＱＡＭエンコーダ２０２を選択し、信号点数が多いときには新エンコーダ１２０２を選択する。
【００７５】
デコーダ２１３は、イコライザ２１２からＩ信号及びＱ信号を入力し、受信ビットマップ２１５に応じて、キャリア毎のＩ信号及びＱ信号をデータに復号化し、データをセレクタ１９０２に出力する。具体的には、デコーダ２１３は、図３に示すように、Ｉ／Ｑ平面上に等しい垂直と水平の間隔の正方形の格子に配置される２の累乗の信号点をデータに復号化する。セレクタ１９０２は、受信ビットマップ２１５内の信号点数を基に、新デコーダ１２１３及びデコーダ２１３のいずれかを選択し、データをパラレル／シリアルバッファ２１４に出力する。
【００７６】
以上のように、第１〜第３の実施形態によれば、図５の信号点配置方法と異なり、データと信号点座標の関係が、比較的簡単な演算処理で求めることができる。したがって、特に受信装置のデコーダにおいて、多数の信号点を配置した場合にも、簡単な構成で、高速に処理できる回路を作成することができる。
【００７７】
また、簡単な演算処理で、電力効率の良い六方細密に近い箇所に、信号点を配置できる。これにより、高速通信システムにおいて、より高速で、雑音耐性の強い通信を実現することができる。
【００７８】
第２の実施形態では、複数キャリアを使用する高速通信システムに対して、信号点の符号化及び復号化処理を簡単な演算で実現することによって、より高速で、雑音耐性の強い伝送を実現することができる。
【００７９】
第３の実施形態では、信号点を多く配置できない、高雑音環境下においても、信号点数の少ない場合における効率的でない点を回避して、効率を落とすことなく高速通信システムを実現することができる。また、複数キャリアを使用する高速通信システムにおいて、高雑音環境となるキャリアがあった場合においても、より最適な電力効率で伝送することができ、より高速で、かつ雑音耐性の強い伝送を実現することができる。
【００８０】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】ＱＡＭ変調における送信装置及び受信装置を有する通信システムの構成例を示す機能ブロック図である。
【図２】ＤＭＴ変調における送信装置及び受信装置を有する通信システムの構成例を示す機能ブロック図である。
【図３】１６ＱＡＭ変調におけるＩ／Ｑ平面上の信号点配置を示す図である。
【図４】ＱＡＭデコーダの構成例を示すブロック図である。
【図５】図７の信号点復号器及び受信座標変換表の構成例を示すブロック図である。
【図６】ＱＡＭ変調における電力効率を説明する図である。
【図７】図１３の信号点配置を行うための送信装置及び受信装置を有するＱＡＭ変調方式通信システムの構成例を示す機能ブロック図である。
【図８】図１３の信号点配置を行うための送信装置及び受信装置を有するＤＭＴ変調方式通信システムの構成例を示す機能ブロック図である。
【図９】図９（Ａ）及び（Ｂ）は図１１の新エンコーダの構成例を示す図である。
【図１０】図１１の新デコーダの構成例を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態による送信装置及び受信装置を有する通信システムの構成例を示す機能ブロック図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態による送信装置及び受信装置を有する通信システムの構成例を示す機能ブロック図である。
【図１３】電力効率化を狙った信号点配置の変調方式における信号点配置の例を示す図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態による通信システムの信号点配置法を説明するための図である。
【図１５】本発明の第１の実施形態による通信システムの信号点配置法を説明するための図である。
【図１６】本発明の第１の実施形態による通信システムの信号点配置法を説明するための図である。
【図１７】本発明の第１の実施形態による通信システムの信号点配置法を説明するための図である。
【図１８】本発明の第１の実施形態による信号点配置法の電力効率を説明するための図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態による送信装置及び受信装置を有する通信システムの構成例を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０１  シリアル／パラレルバッファ
１０２  ＱＡＭエンコーダ
１０３，１０４  送信フィルタ
１０５，１０６  乗算器
１０７  サイン／コサインテーブル
１０８  加算器
１０９  Ｄ／Ａコンバータ
１１０  ポストフィルタ
１１１  ラインドライバ
１１２  送信ビットマップ
１１３  メタリック回線
１１４  プレフィルタ
１１５  Ａ／Ｄコンバータ
１１６，１２２，１２３  イコライザ
１１７，１１８  乗算器
１１９  サイン／コサインテーブル
１２０，１２１  受信フィルタ
１２４  ＱＡＭデコーダ
１２５  パラレル／シリアルバッファ
１２６  受信ビットマップ
１１０２  新エンコーダ
１１２４  新デコーダ
９０１  エリアカリキュレータ
９０２  レンジカリキュレータ
９０３  ポジションカリキュレータ
９０４  Ｉ／Ｑポジションカリキュレータ
【図１】
2010062864.tif 000003
【図２】
2010062864.tif 000004
【図３】
2010062864.tif 000005
【図４】
2010062864.tif 000006
【図５】
2010062864.tif 000007
【図６】
2010062864.tif 000008
【図７】
2010062864.tif 000009
【図８】
2010062864.tif 000010
【図９】
2010062864.tif 000011
【図１０】
2010062864.tif 000012
【図１１】
2010062864.tif 000013
【図１２】
2010062864.tif 000014
【図１３】
2010062864.tif 000015
【図１４】
2010062864.tif 000016
【図１５】
2010062864.tif 000017
【図１６】
2010062864.tif 000018
【図１７】
2010062864.tif 000019
【図１８】
2010062864.tif 000020
【図１９】
2010062864.tif 000021