(57)【要約】【課題】多値数を２（ｐ＋ｑ／ｎ）値とする変調方法の提供。【解決手段】位相面の数ｎ＝４、ｐ＝４、ｑ＝１、ＰｘＱ＝５ｘ２（ｐ−２）＝２０とし、４個（ｎ＝４）の位相面上で、ＰｘＱ＝２０個の信号点を、４個の全ての位相面で１６＝２４個の内部信号点を用いる第１の場合（２４ｘ２４ｘ２４ｘ２４）と、４個の位相面の１個を順次選択して、その位相面でのみで２（ｐ−２）＝４個の外部信号点を用い、他の３個の位相面では内部信号点を用いる第２の場合（４ｘ２４ｘ２４ｘ２４）を分け、第１の場合は、１通り、第２の場合は、４Ｃ１（＝４通り）となり、全体として、２４ｘ２４ｘ２４ｘ２４＋４ｘ４ｘ２４ｘ２４ｘ２４＝２ｘ２４ｘ２４ｘ２４ｘ２４＝２（４ｘ４＋１）種類の信号点を伝送する。【選択図】図１
2005026806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相面の数ｎを２以上の整数、
ｐを予め定められた所定の自然数、
Ｐを２ｐである自然数、
ｑを０＜ｑ＜ｎである予め定められた所定の自然数、
Ｑを２ｑ／ｎにほぼ等しく２ｑ／ｎを超え、ＰｘＱを自然数とする数として、１つの位相面では最大ＰｘＱの個数の信号点を有し、
ｎ個の位相面全体で、２（ｎｘｐ＋ｑ）個の信号を伝送する変調方法であって、
各々の位相面上で、ＰｘＱ個の信号点を、Ｐ個の２ｐに等しい信号点（「内部信号点」という）と、（ＰｘＱ−Ｐ）個の２ｐ＋ｑ／ｎ−２ｐにほぼ等しい信号点（「外部信号点」）とに分け、
ｎ個の全ての位相面で、前記内部信号点のみを用いる場合と、
ｎ個の位相面のうちｉ個（ただし、ｉは１以上、ｎ未満の所定整数）の位相面で前記外部信号点を用い、残りの（ｎ−ｉ）個の位相面で前記内部信号点を用いる場合とを分け、ｎ個の位相面の全体として、２（ｎｘｐ＋ｑ）種類の信号点を伝送するステップと、
を含む、ことを特徴とする多値変調方法。
【請求項２】
位相面の数ｎを４、
ｐを２以上の整数、
ｑを１、
Ｑを２１／４にほぼ等しく２１／４を超える数で、ＰｘＱ＝５ｘ２（ｐ−２）である自然数として、
４個の位相面上で、ＰｘＱ＝５ｘ２（ｐ−２）個の信号点配置について、４個の全ての位相面で２ｐ個の内部信号点を用いる第１の場合と、
４個の位相面の１つを順次選択して、前記１つの位相面でのみで、ＰｘＱ−２ｐ＝２（ｐ−２）個の外部信号点を用い、残りの３個の位相面では、２ｐ個の内部信号点を用いる第２の場合とに分け、全体としては、２（４ｘｐ＋１）個の信号点を伝送するステップを含む、ことを特徴とする請求項１記載の多値変調方法。
【請求項３】
位相面の数ｎを３、
ｐを３以上の整数、
ｑを１、
Ｑを２１／３にほぼ等しく２１／３を超える数で、ＰｘＱ＝１１ｘ２（ｐ−３）である自然数として、
３個（ｎ＝３）の位相面上で、ＰｘＱ＝１１ｘ２（ｐ−３）個の信号点配置について、３個の全ての位相面で２ｐ個の内部信号点を用いる第１の場合と、
３個の位相面の１つを順次選択して、１つの位相面でのみで、２ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用い、残りの２つの位相面では６ｘ２（ｐ−３）個及び８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いる第２の場合と、
３つの位相面の２つを順次選択して、２つの位相面で、３ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用い、残りの１つの位相面では、８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いる第３の場合と、
３個の全ての位相面で、２ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用いる第４の場合と、
を分け、全体としては、２（３ｘｐ＋１）種類の信号点を伝送するステップを含む、ことを特徴とする請求項１記載の多値変調方法。
【請求項４】
位相面の数ｎを２とし、
ｐを１以上の整数、
ｑを１とし、
Ｑを２１／２にほぼ等しく２１／２を超える数で、ＰｘＱ＝３ｘ２（ｐ−１）である自然数として、
２個（ｎ＝２）の位相面上で、ＰｘＱ＝３ｘ２（ｐ−１）個の信号点配置について、
２個の全ての位相面で２ｐ個の内部信号点を用いる第１の場合と、
２つの位相面の１つを順次選択して、１つの位相面でのみで１ｘ２（ｐ−１）個の外部信号点を用い、残りの１つの位相面では２ｘ２（ｐ−１）個の内部信号点を用いる第２の場合と、を分け、全体としては、２（２ｘｐ＋１）種類の信号点を伝送するステップを含む、ことを特徴とする請求項１記載の多値変調方法。
【請求項５】
位相面の数ｎを３とし、
ｐを２以上の整数、
ｑを２とし、
Ｑを２２／３にほぼ等しく２２／３を超える数で、ＰｘＱ＝７ｘ２（ｐ−２）である自然数として、
３個（ｎ＝３）の位相面上で、ＰｘＱ＝７ｘ２（ｐ−２）個の信号点配置について、３個の全ての位相面で２ｐ個の内部信号点を用いる第１の場合と、
３つの位相面の１個を順次選択して、１つの位相面でのみで３ｘ２（ｐ−２）個の外部信号点を用い、残りの２つの位相面では４ｘ２（ｐ−２）個の内部信号点を用いる第２の場合と、
３個の位相面の２個を順次選択して、２個の位相面でのみで、３ｘ２（ｐ−２）個の外部信号点の内の２ｘ２（ｐ−２）個を用い、残りの１つの位相面では、４ｘ２（ｐ−２）個の内部信号点を用いる第３の場合と、を分け、全体としては、２（３ｘｐ＋２）種類の信号点を伝送するステップを含む、ことを特徴とする請求項１記載の多値変調方法。
【請求項６】
位相面の数ｎを４とし、
ｐを３以上の整数とし、
ｑを３とし、
Ｑを２３／４にほぼ等しく２３／４を超える数で、ＰｘＱ＝１４ｘ２（ｐ−３）である自然数として、
４つ（ｎ＝４）の位相面上で、ＰｘＱ＝１４ｘ２（ｐ−３）個の信号点配置について、４つの全ての位相面で２ｐ個の内部信号点を用いる第１の場合と、
４つの位相面の１つを順次選択して、１つの位相面でのみで６ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用い、残りの３つの位相面では８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いる第２の場合と、
４つの位相面の２つを順次選択して、２つの位相面でのみで６ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用い、残りの２つの位相面では８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いる第３の場合と、
４つの位相面の３つを順次選択して、３つの位相面でのみで４ｘ２（ｐ−３）個及び４ｘ２（ｐ−３）個及び５ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用い、残りの１つの位相面では８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いる第４の場合とを分け、全体としては、２（４ｘｐ＋３）種類の信号点を伝送するステップを含む、ことを特徴とする請求項１記載の多値変調方法。
【請求項７】
Ｐ＝２ｐ（ただし、ｐは所定の正整数）とし、Ｐと２ｘＰの間のある所定の正整数ＡをＰｘＱ（ただし、ＱはＡ／Ｐ）と表したとき、
変調シンボルに関する信号点配置は、多値数２ｐの、ＰＳＫ（位相シフトキーイング）、ＱＰＳＫ（直交位相シフトキーイング）、ＱＡＭ（直交振幅変調）のいずれかでの２ｐ個の信号点配置に対応する信号点である内部信号点と、多値数２ｐの、ＰＳＫ（位相シフトキーイング）、ＱＰＳＫ（直交位相シフトキーイング）、ＱＡＭ（直交振幅変調）のいずれかでの２ｐ個の信号点配置の外側に配置される、最大ＰｘＱ−２ｐ個の信号点である外部信号点と、から構成され、
ｎ個の位相面の信号点が２ｐ個の前記内部信号点のみからなる場合と、
ｎ個の位相面のうち、予め定められた所定個数の位相面のそれぞれが、信号点として、予め定められた個数の前記外部信号点を含み、残りの位相面のそれぞれが、信号点として、予め定められた個数の前記内部信号点のみからなる場合と、に場合分けし、
前記外部信号点の数と該外部信号点を用いる位相面の組み合わせに情報をもたせて、ｎ個の変調シンボルを生成し、ｎ組の変調シンボルで搬送波を多値変調するステップを有し、
全体で、２（ｐｘｎ＋ｑ）種類（ただし、ｑは、０＜ｑ＜ｐで、２（ｑ／ｎ）＝Ｑをみたす整数）の信号点を伝送する、ことを特徴とする多値変調方法。
【請求項８】
位相面の数ｎを２以上の整数、
ｐを所定の自然数、
Ｐを２ｐである自然数、
ｑを０＜ｑ＜ｎである予め定められた所定の自然数、
Ｑを２ｑ／ｎにほぼ等しく２ｑ／ｎを超え、ＰｘＱを自然数とする数として、１つの位相面では最大ＰｘＱの個数の信号点を有し、
ｎ個の位相面全体で、２（ｎｘｐ＋ｑ）個の信号を伝送する変調装置であって、
各々の位相面上で、ＰｘＱ個の信号点を、Ｐ個の２ｐに等しい信号点（「内部信号点」という）と、（ＰｘＱ−Ｐ）個の２ｐ＋ｑ／ｎ−２ｐにほぼ等しい信号点（「外部信号点」）とに分け、
ｎ個の全ての位相面で、前記内部信号点のみを用いる場合と、
ｎ個の位相面のうちｉ個（ただし、ｉは１以上、ｎ未満の所定整数）の位相面で前記外部信号点を用い、残りの（ｎ−ｉ）個の位相面で前記内部信号点を用いる場合とを分け、ｎ個の位相面の全体として、２（ｎｘｐ＋ｑ）種類の信号点を伝送する手段を含む、ことを特徴とする多値変調装置。
【請求項９】
位相面の数ｎを４、
ｐを２以上の整数、
ｑを１、
Ｑを２１／４にほぼ等しく２１／４を超える数で、ＰｘＱ＝５ｘ２（ｐ−２）である自然数として、
４個の位相面上で、ＰｘＱ＝５ｘ２（ｐ−２）個の信号点配置について、４個の全ての位相面で２ｐ個の内部信号点を用いる第１の場合と、
４個の位相面の１つを順次選択して、前記１つの位相面でのみで、ＰｘＱ−２ｐ＝２（ｐ−２）個の外部信号点を用い、残りの３個の位相面では、２ｐ個の内部信号点を用いる第２の場合とに分け、全体としては、２（４ｘｐ＋１）個の信号点を伝送するステップを含む、ことを特徴とする請求項８記載の多値変調装置。
【請求項１０】
位相面の数ｎを３、
ｐを３以上の整数、
ｑを１、
Ｑを２１／３にほぼ等しく２１／３を超える数で、ＰｘＱ＝１１ｘ２（ｐ−３）である自然数として、
３個（ｎ＝３）の位相面上で、ＰｘＱ＝１１ｘ２（ｐ−３）個の信号点配置について、３個の全ての位相面で２ｐ個の内部信号点を用いる第１の場合と、
３個の位相面の１つを順次選択して、１つの位相面でのみで、２ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用い、残りの２つの位相面では６ｘ２（ｐ−３）個及び８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いる第２の場合と、
３つの位相面の２つを順次選択して、２つの位相面で、３ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用い、残りの１つの位相面では、８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いる第３の場合と、
３個の全ての位相面で、２ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用いる第４の場合と、
を分け、全体としては、２（３ｘｐ＋１）種類の信号点を伝送する手段を備えている、ことを特徴とする請求項８記載の多値変調装置。
【請求項１１】
位相面の数ｎを２とし、
ｐを１以上の整数、
ｑを１とし、
Ｑを２１／２にほぼ等しく２１／２を超える数で、ＰｘＱ＝３ｘ２（ｐ−１）である自然数として、
２個（ｎ＝２）の位相面上で、ＰｘＱ＝３ｘ２（ｐ−１）個の信号点配置について、
２個の全ての位相面で２ｐ個の内部信号点を用いる第１の場合と、
２つの位相面の１つを順次選択して、１つの位相面でのみで１ｘ２（ｐ−１）個の外部信号点を用い、残りの１つの位相面では２ｘ２（ｐ−１）個の内部信号点を用いる第２の場合と、を分け、全体としては、２（２ｘｐ＋１）種類の信号点を伝送する手段を備えている、ことを特徴とする請求項８記載の多値変調装置。
【請求項１２】
位相面の数ｎを３とし、
ｐを２以上の整数、
ｑを２とし、
Ｑを２２／３にほぼ等しく２２／３を超える数で、ＰｘＱ＝７ｘ２（ｐ−２）である自然数として、
３個（ｎ＝３）の位相面上で、ＰｘＱ＝７ｘ２（ｐ−２）個の信号点を、３個の全ての位相面で２ｐ個の内部信号点を用いる第１の場合と、
３つの位相面の１個を順次選択して、１つの位相面でのみで３ｘ２（ｐ−２）個の外部信号点を用い、残りの２つの位相面では４ｘ２（ｐ−２）個の内部信号点を用いる第２の場合と、
３個の位相面の２個を順次選択して、２個の位相面でのみで、３ｘ２（ｐ−２）個の外部信号点の内の２ｘ２（ｐ−２）個を用い、残りの１つの位相面では、４ｘ２（ｐ−２）個の内部信号点を用いる第３の場合と、を分け、全体としては、２（３ｘｐ＋２）種類の信号点を伝送する手段を備えている、ことを特徴とする請求項８記載の多値変調装置。
【請求項１３】
位相面の数ｎを４とし、
ｐを３以上の整数とし、
ｑを３とし、
Ｑを２３／４にほぼ等しく２３／４を超える数で、ＰｘＱ＝１４ｘ２（ｐ−３）である自然数として、
４つ（ｎ＝４）の位相面上で、ＰｘＱ＝１４ｘ２（ｐ−３）個の信号点を、４つの全ての位相面で２ｐ個の内部信号点を用いる第１の場合と、
４つの位相面の１つを順次選択して、１つの位相面でのみで６ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用い、残りの３つの位相面では８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いる第２の場合と、
４つの位相面の２つを順次選択して、２つの位相面でのみで６ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用い、残りの２つの位相面では８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いる第３の場合と、
４つの位相面の３つを順次選択して、３つの位相面でのみで４ｘ２（ｐ−３）個及び４ｘ２（ｐ−３）個及び５ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用い、残りの１つの位相面では８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いる第４の場合とを分け、全体としては、２（４ｘｐ＋３）種類の信号点を伝送する手段を備えている、ことを特徴とする請求項８記載の多値変調装置。
【請求項１４】
Ｐ＝２ｐ（ただし、ｐは所定の正整数）とし、Ｐと２Ｐの間の整数をＰｘＱと表したとき、
変調シンボルに関する信号点配置が、多値数２ｐの、ＰＳＫ（位相シフトキーイング）、ＱＰＳＫ（直交位相シフトキーイング）、ＱＡＭ（直交振幅変調）のいずれかでの２ｐ個の信号点配置に対応する信号点である内部信号点と、多値数２ｐの、ＰＳＫ（位相シフトキーイング）、ＱＰＳＫ（直交位相シフトキーイング）、ＱＡＭ（直交振幅変調）のいずれかでの２ｐ個の信号点配置の外側に配置される、最大ＰｘＱ−２ｐ個の信号点である外部信号点と、から構成され、
ｎ個の位相面の信号点が２ｐ個の前記内部信号点のみからなる場合と、
ｎ個の位相面のうち、予め定められた所定個数の位相面のそれぞれが、信号点として、予め定められた個数の前記外部信号点を含み、残りの位相面のそれぞれが、信号点として、予め定められた個数の前記内部信号点のみからなる場合と、に場合分けし、前記外部信号点の数と該外部信号点を用いる位相面の組み合わせに情報をもたせて、ｎ個の変調シンボルを生成する手段と、
ｎ組の変調シンボルで搬送波を多値変調する変調手段を有し、
全体で、２（ｐｘｎ＋ｑ）種類の信号点を伝送する、ことを特徴とする多値変調装置。
【請求項１５】
入力データ信号を入力してｎ本のデータ信号列に変換するデータ列変換回路と、
前記データ列変換装置からの出力信号に基づき第１のデータ信号を生成し、前記第１のデータ信号の値から、変調シンボルを位相面での信号点配置として表した場合に、前記外部信号点を用いる位相面に対応するか判定し、前記外部信号点を用いない場合には、ｎ個の位相面で内部信号点を用いて第１乃至第ｎのデータ信号を出力し、前記外部信号点を用いる場合、所定個数の位相面で外部信号点を用い、残りの位相面で内部信号点を用いて第１乃至第ｎのデータ信号を出力する第２のデータ変換回路と、
前記第２のデータ変換回路のｎ個の出力を並列直列変換する並列直列変換回路と、
前記並列直列変換回路を受けて多値変調する変調器と、
を備え、多値数Ｐ×Ｑで変調を行う、ことを特徴とする請求項８又は１４記載の多値変調装置。
【請求項１６】
位相面の数ｎを２以上の整数、
ｐを予め定められた所定の自然数、
Ｐを２ｐである自然数、
ｑを０＜ｑ＜ｎである予め定められた所定の自然数、
Ｑを２ｑ／ｎにほぼ等しく超える数でＰｘＱを自然数とする数として、１つの位相面では、多くてもＰｘＱに等しい自然数の個数の信号点を有し、
各々の位相面上で、ＰｘＱ個の信号点を、Ｐ個の２ｐに等しい信号点（「内部信号点」という）と、（ＰｘＱ−Ｐ）個の２ｐ＋ｑ／ｎ−２ｐにほぼ等しい信号点（「外部信号点」）とに分け、
ｎ個の全ての位相面で、前記内部信号点のみを用いる場合と、
ｎ個の位相面のうちｉ個（ただし、ｉは１以上、ｎ未満の所定整数）の位相面で前記外部信号点を用い、残りの（ｎ−ｉ）個の位相面で前記内部信号点を用いる場合と、を分けて生成されるｎ個の変調シンボルで搬送波を変調した信号を送信する変調装置からの信号を受信して復調する多値復調方法であって、
ｎ個の復調データに基づき、ｎ個の全ての位相面で、前記内部信号点のみを用いる場合と、ｎ個の位相面のうちｉ個（ただし、ｉは１以上、ｎ未満の所定整数）の位相面で前記外部信号点を用い、残りの（ｎ−ｉ）個の位相面で前記内部信号点を用いる場合と、に対応させて、ｎ個の変換データに変換して出力するステップを含む、ことを特徴とする多値復調方法。
【請求項１７】
位相面の数ｎを４、
ｐを２以上の整数、
ｑを１、
Ｑを２１／４にほぼ等しく２１／４を超える数で、ＰｘＱ＝５ｘ２（ｐ−２）である自然数として、
４個の位相面上で、ＰｘＱ＝５ｘ２（ｐ−２）個の信号点配置について、４個の全ての位相面で２ｐ個の内部信号点を用いる第１の場合と、
４個の位相面の１つを順次選択して、前記１つの位相面でのみで、ＰｘＱ−２ｐ＝２（ｐ−２）個の外部信号点を用い、残りの３個の位相面では、２ｐ個の内部信号点を用いる第２の場合とに分け、全体としては、２（４ｘｐ＋１）個の信号点を伝送する変調装置からの信号を受信して復調するにあたり、
４個の復調データに基づき、全ての位相面で２ｐ個の内部信号点を用いる第１の場合と、
４個の位相面の１つを順次選択して、前記１つの位相面でのみで、ＰｘＱ−２ｐ＝２（ｐ−２）個の外部信号点を用い、残りの３個の位相面では、２ｐ個の内部信号点を用いる第２の場合とに分けて、ｎ個の変換データを出力するステップを含む、ことを特徴とする請求項１６記載の多値復調方法。
【請求項１８】
位相面の数ｎを３、
ｐを３以上の整数、
ｑを１、
Ｑを２１／３にほぼ等しく２１／３を超える数で、ＰｘＱ＝１１ｘ２（ｐ−３）である自然数として、
３個（ｎ＝３）の位相面上で、ＰｘＱ＝１１ｘ２（ｐ−３）個の信号点配置について、３個の全ての位相面で２ｐ個の内部信号点を用いる第１の場合と、
３個の位相面の１つを順次選択して、１つの位相面でのみで、２ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用い、残りの２つの位相面では６ｘ２（ｐ−３）個及び８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いる第２の場合と、
３つの位相面の２つを順次選択して、２つの位相面で、３ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用い、残りの１つの位相面では、８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いる第３の場合と、
３個の全ての位相面で、２ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用いる第４の場合と、
を分け、全体としては、２（３ｘｐ＋１）種類の信号点を伝送する変調装置からの信号を受信して復調するにあたり、
３個の復調データに基づき、３個の全ての位相面で２ｐ個の内部信号点を用いる第１の場合と、
３個の位相面の１つを順次選択して、１つの位相面でのみで、２ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用い、残りの２つの位相面では６ｘ２（ｐ−３）個及び８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いる第２の場合と、
３つの位相面の２つを順次選択して、２つの位相面で、３ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用い、残りの１つの位相面では、８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いる第３の場合と、
３個の全ての位相面で、２ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用いる第４の場合と、
を分けて、３個の変換データを生成するステップを含む、ことを特徴とする請求項１６記載の多値復調方法。
【請求項１９】
位相面のｎを２とし、
ｐを１以上の整数、
ｑを１とし、
Ｑを２１／２にほぼ等しく２１／２を超える数で、ＰｘＱ＝３ｘ２（ｐ−１）である自然数として、
２個（ｎ＝２）の位相面上で、ＰｘＱ＝３ｘ２（ｐ−１）個の信号点配置について、
２個の全ての位相面で２ｐ個の内部信号点を用いる第１の場合と、
２つの位相面の１つを順次選択して、１つの位相面でのみで１ｘ２（ｐ−１）個の外部信号点を用い、残りの１つの位相面では２ｘ２（ｐ−１）個の内部信号点を用いる第２の場合と、を分け、全体としては、２（２ｘｐ＋１）種類の信号点を伝送する変調装置からの信号を受信して復調するにあたり、
２つの復調データに基づき、２個の全ての位相面で２ｐ個の内部信号点を用いる第１の場合と、２つの位相面の１つを順次選択して、１つの位相面でのみで１ｘ２（ｐ−１）個の外部信号点を用い、残りの１つの位相面では２ｘ２（ｐ−１）個の内部信号点を用いる第２の場合と、を分けて、対応する２つの変換データを出力するステップを含む、ことを特徴とする請求項１６記載の多値復調方法。
【請求項２０】
位相面の数ｎを３とし、
ｐを２以上の整数、
ｑを２とし、
Ｑを２２／３にほぼ等しく２２／３を超える数で、ＰｘＱ＝７ｘ２（ｐ−２）である自然数として、
３個（ｎ＝３）の位相面上で、ＰｘＱ＝７ｘ２（ｐ−２）個の信号点を、３個の全ての位相面で２ｐ個の内部信号点を用いる第１の場合と、
３つの位相面の１個を順次選択して、１つの位相面でのみで３ｘ２（ｐ−２）個の外部信号点を用い、残りの２つの位相面では４ｘ２（ｐ−２）個の内部信号点を用いる第２の場合と、
３個の位相面の２個を順次選択して、２個の位相面でのみで、３ｘ２（ｐ−２）個の外部信号点の内の２ｘ２（ｐ−２）個を用い、残りの１つの位相面では、４ｘ２（ｐ−２）個の内部信号点を用いる第３の場合と、を分け、全体としては、２（３ｘｐ＋２）種類の信号点を伝送する変調装置からの信号を受信して復調するにあたり、
３個の復調データに基づき、３個の全ての位相面で２ｐ個の内部信号点を用いる第１の場合と、
３つの位相面の１個を順次選択して、１つの位相面でのみで３ｘ２（ｐ−２）個の外部信号点を用い、残りの２つの位相面では４ｘ２（ｐ−２）個の内部信号点を用いる第２の場合と、
３個の位相面の２個を順次選択して、２個の位相面でのみで、３ｘ２（ｐ−２）個の外部信号点の内の２ｘ２（ｐ−２）個を用い、残りの１つの位相面では、４ｘ２（ｐ−２）個の内部信号点を用いる第３の場合と、を分けて、対応する変換データを生成するステップを含む、ことを特徴とする請求項１６記載の多値復調方法。
【請求項２１】
位相面の数ｎを４とし、
ｐを３以上の整数とし、
ｑを３とし、
Ｑを２３／４にほぼ等しく２３／４を超える数で、ＰｘＱ＝１４ｘ２（ｐ−３）である自然数として、
４つ（ｎ＝４）の位相面上で、ＰｘＱ＝１４ｘ２（ｐ−３）個の信号点配置について、４つの全ての位相面で２ｐ個の内部信号点を用いる第１の場合と、
４つの位相面の１つを順次選択して、１つの位相面でのみで６ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用い、残りの３つの位相面では８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いる第２の場合と、
４つの位相面の２つを順次選択して、２つの位相面でのみで６ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用い、残りの２つの位相面では８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いる第３の場合と、
４つの位相面の３つを順次選択して、３つの位相面でのみで４ｘ２（ｐ−３）個及び４ｘ２（ｐ−３）個及び５ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用い、残りの１つの位相面では８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いる第４の場合とを分け、全体としては、２（４ｘｐ＋３）種類の信号点を伝送する変調装置からの信号を受信して復調するにあたり、
４個の復調データに基づき、４つの全ての位相面で２ｐ個の内部信号点を用いる第１の場合と、
４つの位相面の１つを順次選択して、１つの位相面でのみで６ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用い、残りの３つの位相面では８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いる第２の場合と、
４つの位相面の２つを順次選択して、２つの位相面でのみで６ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用い、残りの２つの位相面では８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いる第３の場合と、
４つの位相面の３つを順次選択して、３つの位相面でのみで４ｘ２（ｐ−３）個及び４ｘ２（ｐ−３）個及び５ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用い、残りの１つの位相面では８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いる第４の場合とを分けて、対応する変換データを生成するステップを含む、ことを特徴とする請求項１６記載の多値復調方法。
【請求項２２】
Ｐ＝２ｐ（ただし、ｐは所定の正整数）とし、Ｐと２ｘＰの間の所定の整数をＰｘＱと表したとき、
１つの変調シンボルの信号点配置は、多値数２ｐの、ＰＳＫ（位相シフトキーイング）、ＱＰＳＫ（直交位相シフトキーイング）、ＱＡＭ（直交振幅変調）のいずれかでの２ｐ個の信号点配置に対応する信号点である内部信号点、及び／又は、
前記内部信号点のうちの予め定められた所定個数の信号点と、多値数２ｐの、ＰＳＫ（位相シフトキーイング）、ＱＰＳＫ（直交位相シフトキーイング）、ＱＡＭ（直交振幅変調）のいずれかでの２ｐ個の信号点配置の外側に配置される最大Ｐ×Ｑ−２ｐ個の信号点である外部信号点のうちの所定個数の信号点、
から構成され、
２（ｐｘｎ＋ｑ）（ただし、２（ｑ／ｎ）＝Ｑ）の値をとる受信データ信号から、ｎ個の（ｐ＋１）ビットの復調データ信号を生成する復調手段と、
前記復調手段のｎ個の直列出力をｎ個の並列出力に変換する直列並列変換手段と、
ｎ個の前記復調データ信号を入力し、
ｎ個の位相面の信号点が前記内部信号点のみからなる場合と、
ｎ個の位相面のうち、予め定められた所定個数の位相面のそれぞれが、信号点として、予め定められた個数の前記外部信号点を含み、残りの位相面が、信号点として、予め定められた所定個数の前記内部信号点のみからなる場合と、
の組み合わせに対応させて、ｎ個のデータを生成するデータ逆変換手段と、
を備えている、ことを特徴とする多値変調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多値変調方法及び多値復調方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多値変調は、特に、デジタルマイクロ波通信等で用いられており、従来の多値変調技術においては、４ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、３２ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、１２８ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ、・・・等の２ｎＱＡＭが用いられてきた。
【０００３】
このような、デジタルマイクロ波通信等では、一般的に回路の簡便さから、４ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、３２ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、１２８ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ、・・・等用いられてきたが、近年の集積回路技術の進歩により、回路の複雑さによる実現の困難さは軽減されつつある。更に、周波数の有効利用、送信電力の有効利用に対する要求が強くなりつつある。
【０００４】
この要請に応えるために、例えば、一般的な二又は二以上の数の変調シンボルに入力データ列を割り当てる構成が提案されている（例えば下記特許文献１参照）。下記特開平０４−１９６９４５号公報には、Ｍ及びＮを２に等しいか又は２よりも大きい整数とし、Ｐを１に等しいか又は１よりも大きくＮ未満の整数とし、Ｑを１に等しいか又は１よりも大きい整数とし、入力の単一又は複数の２値データ列をＭ×Ｎ＋Ｐ列に変換し、Ｎ個の値Ａ１、Ａ２、…ＡＮをそれぞれ２Ｍ＋Ｐ／Ｎにほぼ等しく、Ａ１からＡＮまでの積が２Ｍ×Ｎ＋Ｐに等しいとして、Ｍ×Ｎ＋Ｐ列の２値データ列を、それぞれ値Ａ１〜ＡＮに対応するＭ＋Ｑ列のＮ組の２値データ列の組合せで表現するように変換し、これらＮ組のそれぞれＭ＋Ｑ列の２値データ列を、１組のＭ＋Ｑ列の２値データ列に変換し、１組のＭ＋Ｑ列の２値データ列を入力しそれぞれの時刻で値Ａ１〜ＡＮに対応する個数の信号点を位相面上に配置して多値変調する方法（同公報の実施例には、Ｎ＝２、Ｍ＝４、Ｐ＝１、Ｑ＝１、Ａ１＝２４、Ａ２＝２４）が開示されている。
【０００５】
下記特許文献１に記載された手法は、一般的な構成を示しているだけであり、入力信号列をｎ個位相面（変調シンボル）に割り当てる場合の具体的な構成法を示しているわけではない。
【０００６】
また、一位相面（Ｓｙｍｂｏｌ）当たりｐ＋１／２ビットの伝送を実現している方法も知られている（特許文献２参照）。すなわち２ｐ＋１列の入力データ信号を２つのｐ＋１列の信号に変換して位相平面上に割り当て、この２つの位相平面を一組として多重し、多値変調して送信し、このとき１組をなす２つの位相平面上の座標の割り当てに所定の関係を持たせることで１つのシンボルに対してｐ＋０．５ビットが割り当てられる構成を実現している。
【０００７】
【特許文献１】
特開平０４−１９６９４５号公報（第２頁、第１図）
【特許文献２】
特開２００３−６０７２４号公報（第３−４頁、第１−５図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、多値数を２（ｐ＋ｑ／ｎ）値とする変調方法及び復調方法と装置を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、シンボル誤り率ＳＥＲ（Ｓｙｍｂｏｌ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ）を向上させる変調方法及び復調方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する本発明は、
使用する位相面の数ｎを２以上の整数、
ｐを予め定められた所定の自然数、
Ｐを２ｐである自然数、
ｑを０＜ｑ＜ｎである予め定められた所定の自然数、
Ｑを２ｑ／ｎにほぼ等しく超える数でＰｘＱを自然数とする数として、１つの位相面では、多くてもＰｘＱに等しい自然数の個数の信号点を有し、
ｎ個の位相面全体で、２（ｎｘｐ＋ｑ）個の信号を伝送する変調方法であって、
各々の位相面上で、ＰｘＱ個の信号点を、Ｐ個の２ｐに等しい信号点（「内部信号点」という）と、（ＰｘＱ−Ｐ）個の２ｐ＋ｑ／ｎ−２ｐにほぼ等しい信号点（「外部信号点」）とに分けるステップと、
ｎ個の全ての位相面で、前記内部信号点のみを用いる場合と、
ｎ個の位相面のうちｉ個（ただし、１＝＜ｉ＜ｎ）の位相面で前記外部信号点を用い、残りの（ｎ−ｉ）個の位相面で前記内部信号点を用いる場合と、を分けて、ｎ個の位相面の全体として、２（ｎｘｐ＋ｑ）種類の信号点を伝送するステップと、
を含む。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明する。本発明は、ｎを２以上の整数（使用する位相面の数）、ｐを予め定められた所定の自然数、Ｐを２ｐである自然数、ｑを０＜ｑ＜ｎである予め定められた所定の自然数、Ｑを２ｑ／ｎにほぼ等しく超える数でＰｘＱを自然数とする数として、１つの位相面では、多くてもＰｘＱに等しい自然数個の信号点を有し、ｎ個の位相面全体では、２（ｎｘｐ＋ｑ）個の信号を伝送する変調方法において、各々の位相面上で、ＰｘＱ個の信号点を、Ｐ個の２ｐに等しい信号点と、（ＰｘＱ−Ｐ）個の２ｐ＋ｑ／ｎ−２ｐにほぼ等しい信号点に分け（前者を「内部信号点」と呼び、後者を「外部信号点」と呼ぶ）、ｎ個の全ての位相面で内部信号点のみを用いる場合と１個以上ｎ個以下の位相面でのみ外部信号点を用い、残りの位相面では内部信号点を用いる場合を分けて、ｎ個の位相面の全体としては、２（ｎｘｐ＋ｑ）種類の信号点を伝送する。多値数は、２（ｐ＋ｑ／ｎ）となる。
【００１２】
本発明の実施形態によれば、ｎ＝４、ｐ≧２、ｑ＝１、Ｑを２１／４にほぼ等しく超える数で、ＰｘＱ＝５ｘ２（ｐ−２）である自然数として、４個（ｎ＝４）の位相面上で、ＰｘＱ＝５ｘ２（ｐ−２）個の信号点を、４個の全ての位相面で２ｐ個の内部信号点を用いる第１の場合と、４個の位相面の１個を順次選択して、その位相面でのみで２（ｐ−２）個の外部信号点を用い、残りの３個の位相面では内部信号点を用いる第２の場合を分けて、全体としては、２（４ｘｐ＋１）個の信号点を伝送する。
【００１３】
なお、全て内部信号点の場合には、（２ｐ）ｎ＝２４ｐ個の信号点を伝送することができる。また、１個の位相面の選択は４種類あり、外部信号点数は２（ｐ−２）個であるので、伝送可能な信号点の数は、４ｘ２（ｐ−２）ｘ（２ｐ）ｎ−１＝２４ｐ個の信号点を伝送することができる。全体としては、４個（ｎ＝４）の位相面上で、２４ｐ＋１種類の信号点を伝送している。
【００１４】
つまり、
２４ｘｐ＋２４ｘｐ＝２（４ｘｐ＋１）
である。
【００１５】
本発明の実施形態によれば、ｎ＝３、ｐ≧３、ｑ＝１、Ｑを２１／３にほぼ等しく超える数で、ＰｘＱ＝１１ｘ２（ｐ−３）である自然数として、３個（ｎ＝３）の位相面上で、ＰｘＱ＝１１ｘ２（ｐ−３）個の信号点を、３個の全ての位相面で２ｐ個の内部信号点を用いる第１の場合と、３個の位相面の１個を順次選択して、１個の位相面でのみで２ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用い、残りの２個の位相面では６ｘ２（ｐ−３）個及び８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いる第２の場合と、３個の位相面の２個を順次選択して、２個の位相面でのみで３ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用い、残りの１個の位相面では、８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いる第３の場合と、３個の全ての位相面で２ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用いる第４の場合を分けて、全体としては２（３ｘｐ＋１）種類の信号点を伝送する。
【００１６】
なお、第１の場合として、全て内部信号点の場合には、
（２ｐ）ｎ＝２３ｐ個の信号点を伝送することができる。
【００１７】
また、第２の場合として、１個の位相面の選択は、３種類（３Ｃ１＝３）あり、３ｘ２（ｐ−３）個ある外部信号点の内の２ｘ２（ｐ−３）個を外部信号点として用い、２つの位相面における内部信号点としては、６ｘ２（ｐ−３）個、及び８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いることによって、
３ｘ（２ｘ２（ｐ−３））ｘ（６ｘ２（ｐ−３））ｘ（８ｘ２（ｐ−３））
＝９ｘ２（３ｘｐ−４）
個の信号点を伝送することができる。
【００１８】
第３の場合として、２個の位相面の選択は３種類（３Ｃ２＝３）あり、３ｘ２（ｐ−３）個ある外部信号点の内の３ｘ２（ｐ−３）個を外部信号点として用い１つの位相面において内部信号点としては、８ｘ２（ｐ−３）個の信号点を用いることによって、
３ｘ（３ｘ２（ｐ−３））ｘ（３ｘ２（ｐ−３））ｘ（８ｘ２（ｐ−３））
＝２７ｘ２（３ｘｐ−６）
個の信号点を伝送することができる。
【００１９】
第４の場合として、３個の位相面の選択は１種類（３Ｃ３＝１）あり、３ｘ２（ｐ−３）個ある外部信号点の内の２ｘ２（ｐ−３）個を外部信号点として全ての位相面で用いることによって、
１ｘ（２ｘ２（ｐ−３））ｘ（２ｘ２（ｐ−３））ｘ（２ｘ２（ｐ−３））
＝２（３ｘｐ−６）
個の信号点を伝送することができる。
【００２０】
全体としては、３個（ｎ＝３）の位相面上で、２３ｘｐ＋１個の信号点を伝送している。
【００２１】
つまり、
２３ｘｐ＋９ｘ２（３ｘｐ−４）＋２７ｘ２（３ｘｐ−６）＋２（３ｘｐ−６）
＝２３ｘｐ＋１
である。
【００２２】
本発明の実施の形態によれば、ｎ＝２、ｐ≧１、ｑ＝１、Ｑを２１／２にほぼ等しく超える数で、ＰｘＱ＝３ｘ２（ｐ−１）である自然数として、２個（ｎ＝２）の位相面上で、ＰｘＱ＝３ｘ２（ｐ−１）個の信号点を、２個の全ての位相面で２ｐ個の内部信号点を用いる第１の場合と、２個の位相面の１個を順次選択して、１個の位相面でのみで１ｘ２（ｐ−１）個の外部信号点を用い、残りの１個の位相面では２ｘ２（ｐ−１）個の内部信号点を用いる第２の場合とを分けて、全体としては２（２ｘｐ＋１）種類の信号点を伝送する。
【００２３】
なお、第１の場合として、全て内部信号点の場合には、（２ｐ）ｎ＝２２ｐ個の信号点を伝送することができる。
【００２４】
また、第２の場合として、１個の位相面の選択は２種類（２Ｃ１＝２）あり、１ｘ２（ｐ−１）個ある外部信号点の内の１ｘ２（ｐ−１）個を外部信号点として用い、内部信号点としては、２ｘ２（ｐ−１）個の内部信号点を用いることによって、
２ｘ（１ｘ２（ｐ−１））ｘ（２ｘ２（ｐ−１））＝２（２ｘｐ）
個の信号点を伝送することができる。
【００２５】
全体としては、２個（ｎ＝２）の位相面上で、２（２ｘｐ＋１）個の信号点を伝送している。
【００２６】
つまり、
２２ｐ＋２２ｐ＝２２ｐ＋１
である。
【００２７】
本発明の実施形態によれば、ｎ＝３、ｐ≧２、ｑ＝２、Ｑを２２／３にほぼ等しく超える数で、ＰｘＱ＝７ｘ２（ｐ−２）である自然数として、３個（ｎ＝３）の位相面上で、ＰｘＱ＝７ｘ２（ｐ−２）個の信号点を、３個の全ての位相面で２ｐ個の内部信号点を用いる第１の場合と、３個の位相面の１個を順次選択して、１個の位相面でのみで３ｘ２（ｐ−２）個の外部信号点を用い、残りの２個の位相面では、４ｘ２（ｐ−２）個の内部信号点を用いる第２の場合と、３個の位相面の２個を順次選択して、２個の位相面でのみで３ｘ２（ｐ−２）個の外部信号点の内の２ｘ２（ｐ−２）個を用い、残りの１個の位相面では４ｘ２（ｐ−２）個の内部信号点を用いる第３の場合を分けて、全体としては、２（３ｘｐ＋２）種類の信号点を伝送する。
【００２８】
なお、第１の場合として、全て内部信号点の場合には、（２ｐ）ｎ＝２３ｐ個の信号点を伝送することができる。
【００２９】
また、第２の場合として、１個の位相面の選択は３種類（３Ｃ１＝３）あり、３ｘ２（ｐ−２）個ある外部信号点の内の３ｘ２（ｐ−２）個を外部信号点として用い、２つの位相面における内部信号点としては、４ｘ２（ｐ−２）個の内部信号点を用いることによって、
３ｘ（３ｘ２（ｐ−２））ｘ（４ｘ２（ｐ−２））ｘ（４ｘ２（ｐ−２））
＝９ｘ２（３ｘｐ−２）
個の信号点を伝送することができる。
【００３０】
第３の場合として、２個の位相面の選択は３種類（３Ｃ２＝３）あり、３ｘ２（ｐ−３）個ある外部信号点の内の２ｘ２（ｐ−２）個を外部信号点として用い、１つの位相面において内部信号点としては、４ｘ２（ｐ−２）個の信号点を用いることによって、
３ｘ（２ｘ２（ｐ−２））ｘ（２ｘ２（ｐ−２））ｘ（４ｘ２（ｐ−２））
＝３ｘ２（３ｘｐ−２）
個の信号点を伝送することができる。
【００３１】
全体としては、３個（ｎ＝３）の位相面上で、２（３ｘｐ−２）個の信号点を伝送している。
【００３２】
つまり、
２３ｐ＋９ｘ２（３ｘｐ−２）＋３ｘ２（３ｘｐ−２）
＝２３ｘｐ＋２
である。
【００３３】
本発明の実施形態によれば、ｎ＝４、ｐ≧３、ｑ＝３、Ｑを２３／４にほぼ等しく超える数で、ＰｘＱ＝１４ｘ２（ｐ−３）である自然数として、４個（ｎ＝４）の位相面上で、ＰｘＱ＝１４ｘ２（ｐ−３）個の信号点を、４個の全ての位相面で２ｐ個の内部信号点を用いる第１の場合と、４個の位相面の１個を順次選択して、１個の位相面でのみで６ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用い、残りの３個の位相面では、８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いる第２の場合と、４個の位相面の２個を順次選択して、２個の位相面でのみで６ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用い、残りの２個の位相面では８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いる第３の場合と、４個の位相面の３個を順次選択して、３個の位相面でのみで、４ｘ２（ｐ−３）個及び４ｘ２（ｐ−３）個及び５ｘ２（ｐ−３）個の外部信号点を用い、残りの１個の位相面では８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いる第４の場合を分けて、全体としては２（４ｘｐ＋３）種類の信号点を伝送する。
【００３４】
なお、全て内部信号点の場合には、（２ｐ）ｎ＝２４ｐ個の信号点を伝送することができる。
【００３５】
また、第２の場合として、１個の位相面の選択は４種類（４Ｃ１＝４）あり、６ｘ２（ｐ−３）個ある外部信号点の内の６ｘ２（ｐ−３）個を外部信号点として用い三つの位相面における内部信号点としては、８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いることによって、
４ｘ（６ｘ２（ｐ−３））ｘ（８ｘ２（ｐ−３））ｘ（８ｘ２（ｐ−３））ｘ（８ｘ２（ｐ−３））
＝３ｘ２４ｘｐ
個の信号点を伝送することができる。
【００３６】
第３の場合として、２個の位相面の選択は６種類（４Ｃ２＝６）あり、６ｘ２（ｐ−３）個ある外部信号点の内の６ｘ２（ｐ−３）個を外部信号点として用い、２つの位相面において内部信号点としては、８ｘ２（ｐ−３）個の信号点を用いることによって、
６ｘ（６ｘ２（ｐ−３））ｘ（６ｘ２（ｐ−３））ｘ（８ｘ２（ｐ−３））ｘ（８ｘ２（ｐ−３））
＝２７ｘ２（４ｘｐ−３）
個の信号点を伝送することができる。
【００３７】
第４の場合として、３個の位相面の選択は１種類（４Ｃ３＝４）あり、６ｘ２（ｐ−３）個ある外部信号点の内の４ｘ２（ｐ−３）個、４ｘ２（ｐ−３）個及び５ｘ２（ｐ−３）個を外部信号点として用い、残りの位相面では８ｘ２（ｐ−３）個の内部信号点を用いることによって、
４ｘ（４ｘ２（ｐ−３））ｘ（４ｘ２（ｐ−３））ｘ（５ｘ２（ｐ−３））ｘ（８ｘ２（ｐ−３））
＝５ｘ２（４ｘｐ−３）個の信号点を伝送することができる。
【００３８】
全体としては、４個（ｎ＝４）の位相面上で、２４ｐ＋３個の信号点を伝送している。
【００３９】
つまり、
２４ｘｐ＋３ｘ２４ｘｐ＋２７ｘ２（４ｘｐ−３）＋５ｘ２（４ｘｐ−３）
＝２（４ｘｐ＋３）
である。
【００４０】
上記実施形態は、いずれも、ｎ個の位相面で、合計２（ｎｐ＋ｑ）値の信号を伝送しており、１つの位相面では、平均的に２（ｐ＋ｑ／ｎ）値の信号を伝送している。
【００４１】
従って、従来は多値変調においては４ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、３２ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、１２８ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ、…等のｎを任意の正の整数として２ｎＱＡＭが用いられてきたが、本発明は、多値数を２（ｐ＋ｑ／ｎ）値にすることを可能としている。
【００４２】
その効果として、２ｐＱＡＭでは周波数帯域に余裕があり過ぎだが、２（ｐ−１）ＱＡＭでは、要求される周波数帯域に入らない場合に、それらの中間の変調方式を提供することができる。その結果、周波数の有効利用が図れると共に、２ｐＱＡＭに比べて、少ない所用の信号対雑音比で、２（ｐ−１）ＱＡＭが実現できることから、電力の有効利用にもなる。
【００４３】
本発明により、一位相面（Ｓｙｍｂｏｌ）当たり、ｐ＋１／２ビットの伝送を実現した場合には、ｐ＝３の場合について、シンボル誤り率ＳＥＲ（Ｓｙｍｂｏｌ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ）の点で、約０．１４ｄＢ優れている。
【００４４】
【実施例】
本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施例として、位相面の数ｎ＝４、ｐ＝４、ｑ＝１、ＰｘＱ＝２０の場合の信号点の伝送を説明するための図である。ｐ≧２のｐとしてｐ＝４、０＜ｑ＜４としてｑ＝１とし、Ｐ＝２４＝１６、Ｑを５／４としており、ＰｘＱ＝５ｘ２（ｐ−２）＝２０となる。図１は、変調シンボルのマッピングを示した図であり、多値変調器の出力する第１乃至第４の変調シンボルを、位相平面上のいわゆるコンスタレーション（変調波の信号配置点）として表現した信号図である。図１には、第１乃至第４シンボルのとり得る座標点を黒点にて示している。
【００４５】
４個（ｎ＝４）の位相面上で、ＰｘＱ＝２０個の信号点を、
（Ａ）４個の全ての位相面で１６＝２４個の内部信号点を用いる第１の場合（２４ｘ２４ｘ２４ｘ２４）と、
（Ｂ）４個の位相面の１個を順次選択して、その位相面でのみで２（ｐ−２）＝４個の外部信号点を用い、残りの３個の位相面では内部信号点を用いる第２の場合（４ｘ２４ｘ２４ｘ２４）と、
を分ける。なお、図１において、１６＝２４点の内部信号点は、１６ＱＡＭ（直交振幅変調）の変調波の信号点配置（マッピング）に相当している。４個の外部信号点は、１６ＱＡＭの信号点配置の外部にある信号点に対応している。
【００４６】
第１の場合（図１（Ａ））は、１通り、
第２の場合（図１（Ｂ））は、外部信号点の位相面の選択の仕方について４Ｃ１（＝４通り）となり、
全体としては、
２４ｘ２４ｘ２４ｘ２４＋４ｘ４ｘ２４ｘ２４ｘ２４＝２ｘ２４ｘ２４ｘ２４ｘ２４＝２ｘ２４ｘ２４ｘ２４ｘ２４＝２（４ｘ４＋１）種類の信号点を伝送する。
【００４７】
１個の位相面では、平均的に２（４ｘ４＋１）／４＝２４．２５値の信号を伝送し、４個の位相面で全体として２１７値の信号を伝送することができる。
【００４８】
図２は、本発明の第２の実施例として、位相面の数ｎ＝３、ｐ＝４、ｑ＝１、ＰｘＱ＝２２の場合について説明するための図である。
【００４９】
ｐ≧２のｐとして、ｐ＝４、０＜ｑ＜３としてｑ＝１とし、Ｐ＝２４＝１６、Ｑを１１／８としており、ＰｘＱ＝１１ｘ２（ｐ−３）＝１１ｘ２＝２２となる。
【００５０】
３個（ｎ＝３）の位相面上で、ＰｘＱ＝２２個の信号点を、
（Ａ）３個の全ての位相面で２ｐ＝２４個の内部信号点を用いる第１の場合（２４ｘ２４ｘ２４）と、
（Ｂ）３つの位相面の１つを順次選択して、１つの位相面でのみで、２ｘ２（ｐ−３）＝２ｘ２個の外部信号点を用い、残りの２つの位相面では６ｘ２（ｐ−３）＝６ｘ２個、及び８ｘ２（ｐ−３）＝８ｘ２個の内部信号点を用いる第２の場合と、
（Ｃ）３つの位相面の２つを順次選択して、２つの位相面でのみで、３ｘ２（ｐ−３）＝３ｘ２＝６個の外部信号点を用い、残りの１つの位相面では８ｘ２（ｐ−３）＝８ｘ２個の内部信号点を用いる第３の場合と、
（Ｄ）３個の全ての位相面で、２ｘ２（ｐ−３）＝２ｘ２＝４個の外部信号点を用いる第４の場合と、
を分ける。
【００５１】
第１の場合（図２（Ａ）参照）は、１通り、
第２の場合（図２（Ｂ）参照）は、３Ｃ１（＝３通り）となり、
第３の場合（図２（Ｃ）参照）は、３Ｃ２＝３通り、
第４の場合（図２（Ｄ）参照）は、３Ｃ３＝１通りとなる。
【００５２】
全体としては、
２４ｘ２４ｘ２４＋３ｘ４ｘ（６ｘ２）ｘ（８ｘ２）＋３ｘ６ｘ６ｘ（８ｘ２）＋１ｘ４ｘ４ｘ４
＝４０９６＋２３０４＋１７２８＋６４＝８１９２＝２（３ｘ４＋１）種類の信号点を伝送する。
【００５３】
１個の位相面では、平均的に２（３ｘ４＋１）／３＝２４．３３値の信号を伝送し、３個の位相面で全体として２１３値の信号を伝送することができる。
【００５４】
図３は、本発明の第３の実施例として、位相面の数ｎ＝２、ｐ＝４、ｑ＝１、ＰｘＱ＝２４の場合について説明するための図である。Ｐ＝２４、Ｑを３／２とし、ＰｘＱ＝３ｘ２（ｐ−１）＝３ｘ２３＝２４とする。
【００５５】
２個（ｎ＝２）の位相面上で、ＰｘＱ＝３ｘ２３個の信号点を、
（Ａ）２個の全ての位相面で２４個の内部信号点を用いる第１の場合と、
（Ｂ）２つの位相面の１つを順次選択して、１つの位相面でのみで１ｘ２３個の外部信号点を用い、残りの１つの位相面では２ｘ２３個の内部信号点を用いる第２の場合と、を分ける。
【００５６】
第１の場合（図３（Ａ）参照）は、１通りであり、信号点の数は、１６ｘ１６＝２５６、
第２の場合（図３（Ｂ）参照）は、２通り（２Ｃ１）であり、信号点の数は２ｘ８ｘ１６＝２５６となり、全体の信号点の数は、
２５６＋２５６＝５１２＝２９種類の信号点が伝送される。
【００５７】
１個の位相面では平均的に２９／２＝２４．５値の信号を伝送し、２個の位相面で全体として、２９値の信号を伝送することができる。
【００５８】
図４は、本発明の第４の実施例として、ｎ＝３、ｐ＝４、ｑ＝２、ＰｘＱ＝２８の場合を説明するための図である。Ｐ＝２４、Ｑを７／４とし、ＰｘＱ＝７ｘ２（ｐ−２）（＝２８）とする。
【００５９】
３個（ｎ＝３）の位相面上で、ＰｘＱ＝２８個の信号点を、
（Ａ）３個の全ての位相面で２４個の内部信号点を用いる第１の場合と、
（Ｂ）３つの位相面の１個を順次選択して、１つの位相面でのみで３ｘ２２個の外部信号点を用い、残りの２つの位相面では４ｘ２２個の内部信号点を用いる第２の場合と、
（Ｃ）３個の位相面の２個を順次選択して、２個の位相面でのみで、３ｘ２４個の外部信号点の内の２ｘ２２個を用い、残りの１つの位相面では、４ｘ２２個の内部信号点を用いる第３の場合と、
を分ける。
【００６０】
第１の場合（図４（Ａ）参照）は、１通り（２４ｘ２４ｘ２４＝４０９６）、
第２の場合（図４（Ｂ）参照）は、３通り（３Ｃ１）あり（３ｘ３ｘ２２ｘ４ｘ２２ｘ４ｘ２２＝９２１６）、
第３の場合（図４（Ｃ）参照）は、３通り（３Ｃ２）あり（３ｘ２ｘ２２ｘ２ｘ２２ｘ４ｘ２２＝３０７２）、
全体としては、
４０９６＋９２１６＋３０７２＝１６３８４＝２（３ｘ４＋２）種類の信号点を伝送する。
【００６１】
１個の位相面では平均的に、２（３ｘ４＋２）／３＝２４．６７値の信号を伝送し、３個の位相面で全体として２１４値の信号を伝送することができる。
【００６２】
図５は、本発明の第５の実施例として、ｎ＝４、ｐ＝４、ｑ＝３、ＰｘＱ＝２８の場合について説明するための図である。Ｐ＝２４、Ｑを７／４とし、  ＰｘＱ＝１４ｘ２（ｐ−３）＝２８とする。
【００６３】
４つ（ｎ＝４）の位相面上で、ＰｘＱ＝１４ｘ２１＝２８個の信号点を、
（Ａ）４つの全ての位相面で２４個の内部信号点を用いる第１の場合と、
（Ｂ）４つの位相面の１つを順次選択して、１つの位相面でのみで６ｘ２１個の外部信号点を用い、残りの３つの位相面では８ｘ２１個の内部信号点を用いる第２の場合と、
（Ｃ）４つの位相面の２つを順次選択して、２つの位相面でのみで６ｘ２１個の外部信号点を用い、残りの２つの位相面では８ｘ２１個の内部信号点を用いる第３の場合と、
（Ｄ）４つの位相面の３つを順次選択して、３つの位相面でのみで４ｘ２１個及び４ｘ２１個、及び、５ｘ２１個の外部信号点を用い、残りの１つの位相面では８ｘ２１個の内部信号点を用いる第４の場合と、
を分ける。
【００６４】
第１の場合（図５（Ａ）参照）は、２４ｘ２４ｘ２４ｘ２４＝６５５３６、
第２の場合（図５（Ｂ）参照）は、４Ｃ１＝４通りあり、４ｘ（６ｘ２１）ｘ（８ｘ２１）ｘ（８ｘ２１）ｘ（８ｘ２１）＝１９６６０８、
第３の場合（図５（Ｃ）参照）は、４Ｃ２＝６通りあり、６ｘ（６ｘ２１）ｘ（６ｘ２１）ｘ（８ｘ２１）ｘ（８ｘ２１）＝２２１１８４、
第４の場合（図５（Ｄ）参照）は、４Ｃ３＝４通りあり、４ｘ（４ｘ２１）ｘ（４ｘ２１）ｘ（５ｘ２１）ｘ（８ｘ２１）＝４０９６０、
全体としては、
６５５３６＋１９６６０８＋２２１１８４＋４０９６０＝５２４２８８＝２１９＝２（４ｘ４＋３）種類の信号点を伝送する。
【００６５】
１個の位相面では平均的に、２（４ｘ４＋３）／４＝２４．７５値の信号を伝送し、４個の位相面で全体として２１９値の信号を伝送することができる。
【００６６】
上記特許文献２の一シンボル当りｐ＋１／２ビットの伝送では、複数の位相面を用いて１つの位相面では必ずしも２の自然数乗とはならない多値変調を提供しているが、第１の位相面を分割することで場合分けを行い、他の位相面では最大信号点数まで配置している。
【００６７】
本発明は、各々の位相面で、内部信号点と外部信号点を分けて、外部信号点を使用する位相面の組み合わせに一部の情報を載せている。
【００６８】
本発明によれば、信号多値数を２の自然数乗とせず、例えば、１６（＝２４）と３２（＝２５）の間の２４を多値数とする多値変調方法を提供する。
【００６９】
本発明は、この２４値変調の場合、２４より小さい最大の２の自然数乗である１６個の信号点を内部信号点とし、それ以外の８（＝２４−１６）個の信号点を外部信号点として、外部信号点の数と位置にも情報を付加する事で、効率的な伝送を実現している。
【００７０】
その結果、ｎ個の位相面で、合計２（ｎｘｐ＋ｑ）値の信号を伝送しており、１つの位相面では平均的に２（ｐ＋ｑ／ｎ）値の信号を伝送している。
【００７１】
その効果として、図６に示す様に、従来技術である２ｎ値ＱＡＭに比べて、中間の多値伝送を実現できる。
【００７２】
図６に示すように、ＢＰＳＫでは１シンボルに１ビットの情報を伝送し、ＱＰＳＫでは１シンボルに２ビットの情報を伝送し、８ＰＳＫでは１シンボルに３ビットの情報を伝送している。また、２ｎ値ＱＡＭの伝送効率として、１６ＱＡＭでは、４ビット／シンボル、３２ＱＡＭでは、５ビット／シンボル、６４ＱＡＭでは、６ビット／シンボルとされる。このように、多値伝送方式において、１つの位相面で伝送することができる情報量は、従来技術である２ｎ値ＱＡＭでは、ｎビット／シンボルという離散的な値であった。本発明により実現される変調では、伝送効率（１シンボルあたり伝送される情報のビット数）は、離散的値の中間値を実現するものである。
【００７３】
また、上記特許文献２に記載されている発明も、一位相面（Ｓｙｍｂｏｌ）当たりｐ＋１／２ビットの伝送を実現しているが、本発明は、シンボル誤り率ＳＥＲ（Ｓｙｍｂｏｌ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ）の点で、約０．１４ｄＢ優れている。本発明の２４ＱＡＭの総電力は、１１．４６ｄＢ（＝１０ｌｏｇ１４）であるのに対して、上記特許文献２の場合には、１１．６０ｄＢである。
【００７４】
この理由は、本発明では、位相面上の信号点を内部信号点と外部信号点に分割し、外部信号点の数と位置にも情報を付加することで、送信電力を低減する効果が働いているためである。
【００７５】
また、図７、図８に、ｐ＝１〜６における、本発明の具体的なパラメーターを示しておく。
【００７６】
例えば、図７において、ｐ＝４、ｎ＝２、ｑ＝１の場合には、２４ＱＡＭを実現している。外部信号点数が０のときには、２つの位相面でいずれも内部信号点として１６点を選択し、外部信号点数が１のときには、外部信号点を用いる位相面を順次選択し、一方の位相面で外部信号点として８点を用いると同時に、他方の位相面で内部信号点として、１６点を用いる。
【００７７】
２つの位相面で、総計として、（１６ｘ１６）＋２ｘ（８ｘ１６）＝５１２種類の二値信号を伝送することができる。５１２＝２９であり、２つの位相面で２９値を伝送しているので、１つの位相面では平均的に２４．５値の信号伝送を行っている。
【００７８】
図９は、本発明の第１の実施形態の多値変調装置（１００）の構成を示すブロック図である。ｎ個の位相面で、合計、２（ｎｘｐ＋ｑ）値の信号を伝送しており，１つの位相面では、平均して、２（ｐ＋ｑ／ｎ）値の信号を伝送している。
【００７９】
位相面の個数ｎ＝４、ｐ≧２、ｑ＝１、Ｑを２１／４にほぼ等しく超える数で、ＰｘＱ＝５ｘ２（ｐ−２）である自然数として、４個（ｎ＝４）の位相面上で、ＰｘＱ＝５ｘ２（ｐ−２）個の信号点を、４個の全ての位相面で２ｐ個の内部信号点を用いる第１の場合（図１（Ａ）参照）と、４個の位相面の１個を順次選択して、１個の位相面でのみで２（ｐ−２）個の外部信号点を用い他の３個の位相面では内部信号点を用いる第２の場合（図１（Ｂ）参照）を分けて、全体としては２（４ｘｐ＋１）個の信号点を伝送する。全て内部信号点の場合には、（２ｐ）４＝２４ｐ個の信号点を伝送することができる。また、１個の位相面の選択は４種類あり、外部信号点数は２（ｐ−２）個であるため、伝送可能な信号点の数は、４ｘ２（ｐ−２）ｘ（２ｐ）ｎ−１＝２４ｐ個の信号点を伝送することができる。全体としては、４個（ｎ＝４）の位相面上で、２４ｐ＋２４ｐ＝２４ｘｐ＋１種類の信号点を伝送している。図９を参照すると、本実施例の多値変調装置１００は、入力端子１と、データ列数変換回路２と、第１のデータ変換回路３と、第２のデータ変換回路４と、並列直列変換回路５と、多値変調器６と、出力端子７とを備えている。以下では、図１に示した多値変調を行う構成を例に説明する。なお、多値変調装置１００の詳細は、例えば上記特許文献２等の記載が参照される。
【００８０】
第１のデータ変換回路３、および第２のデータ変換回路４は、データ列数変換回路２の出力する例えば４ｐ＋１列（ビット幅）の入力データ信号２１を変換する。第１のデータ変換回路３は、入力データ信号２１の値に応じて、ｐ＋１列の信号を出力する。第２のデータ変換回路４は、第１のデータ変換回路３の出力信号を受け、入力データ信号２１の値を参照して、外部信号点を用いる位相面の有無を判定し、外部信号点を用いる位相面の数が０の場合、図１（Ａ）に示すマッピングにしたがって、４つの変換データ信号（第１乃至第４の変調シンボル）４１１〜４１ｎ（ｎ＝４）を出力する。また、第２のデータ変換回路４は、第１のデータ変換回路３の出力信号を受け、入力データ信号２１の値を参照して、外部信号点を用いる位相面の数が１の場合、図１（Ｂ）に示すマッピングにしたがって４つの変換データ信号（第１乃至第４の変調シンボル）４１１〜４１ｎ（ｎ＝４）を出力する。第１、２のデータ変換回路３、４での変換は、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）等のメモリを参照して変換するテーブルルックアップ法等により行われる。並列直列変換回路５は、第２のデータ変換回路４の出力信号を入力して時分割多重化し、ｐ＋１列の多重化信号５１を出力する。多値変調器６は、多重化信号５１として伝送された変調シンボルに基づき搬送波を多値変調し、出力端子７へ出力する。なお、第１、第２のデータ変換回路３、４を１つの変換回路として構成してもよいことは勿論である。
【００８１】
図１０は、本発明の第１の実施の形態による多値復調装置（２００）の構成を示すブロック図である。図１０を参照すると、本実施の形態の多値復調装置２００は、入力端子１１と、多値復調器１２と、直列並列変換回路１３と、データ逆変換回路１４と、出力端子１５とを備えている。図１０の多値復調装置（２００）は、図９の多値変調装置（１００）から送信された信号を受信して復調するものである。
【００８２】
多値復調器１２は、入力端子１１に入力された通信信号を復調し、例えばｐ＋１列の受信復調データ列信号１２１を出力する。直列並列変換回路１３は、受信復調データ列信号１２１を時分割多重分離して、それぞれｐ＋１列の、ｎ個（ｎ＝４）の復調データ列信号１３１１〜１３１ｎを出力する。データ逆変換回路１４は、第１乃至第ｎの復調データ列信号１３１１〜１３１ｎを入力し、復調データ列信号１４１を出力する。ここでデータ逆変換回路１４は、例えば第１の復調データ列信号の値に基づき、例えば図１に示したシンボルのマッピングにしたがって、外部信号点を用いていない場合には、第１乃至第４の復調データ列信号としてそれぞれ予め定めた２４ｐ種の値を示す信号を受けて、第１、第２、第３、第４の復調データ列信号の示す値に基づき予め定めた復調データ値を生成し、この復調データ値を４ｐ＋１列の復調データ信号として出力する。一方、外部信号点を用いる場合、第１乃至第４の復調データ列信号としてそれぞれ予め定めた２４ｐ種の値を示す信号を受けて、第１、第２、第３、第４の復調データ列信号の示す値に基づき予め定めた復調データ値を生成し、この復調データ値を４ｐ＋１列の復調データ信号として出力する。データ逆変換回路１４における逆変換は、例えばＲＯＭ等によるテーブルルックアップ法により実現される。
【００８３】
図１１は、本発明の一実施例の変調処理を説明するフローチャートである。ステップＳ１で入力データ信号を入力する。ステップＳ２で，入力データ信号に基づき、変調シンボルの信号点配置として、外部信号点を用いるか否か判定する。外部信号点を用いない場合、ステップＳ４で、ｎ個の位相面で内部信号点を用いた場合について第１乃至第ｎの変換データ（変調シンボル）を生成する。一方、外部信号点を用いる場合、ステップＳ３で、ｎ個の位相面のうち所定個数の位相面で外部信号点を用い、残り位相面で内部信号点のみを用いた場合について第１乃至第ｎの変換データ（変調シンボル）を生成する。ステップＳ５でｎ個の変換データ（変調シンボル）を変調器に出力する。
【００８４】
本発明の変調方法で変調された信号を受信し復調する装置では、上記した変調方法の逆過程が行われる。
【００８５】
図１２は、本発明の一実施例の復調処理を説明するフローチャートである。ステップＳ１１で、ｎ個の復調データ列信号を入力し、ステップＳ１２で、第１乃至第ｎの復調データ列信号に基づき、変調シンボルの信号点配置として、外部信号点を用いていない場合、第１乃至第４の復調データ列信号としてそれぞれ予め定めた２４ｐ種の値を示す信号を受けて、第１乃至第４の復調データ列信号の示す値に基づき予め定めた第１乃至第４の復調データ値を生成し、この復調データ値を４ｐ＋１列の復調データ信号として出力する。変調シンボルの信号点配置として、外部信号点を用いる場合、１個の位相面の選択は４種類あり、外部信号点数は２（ｐ−２）個であるので４ｘ２（ｐ−２）ｘ（２ｐ）ｎ−１＝２４ｐ種の値を第１乃至第４の復調データ列信号として受けて、第１乃至第４の復調データ列信号の示す値に基づき予め定めた復調データ値を生成し、この復調データ値を例えば４ｘｐ＋１列の復調データ信号として出力する。
【００８６】
以上本発明を上記実施例に即して説明したが、本発明は、上記実施例の構成にのみ限定されるものでなく、本発明の原理の範囲内で当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ｎ個の位相面で合計２（ｎｐ＋ｑ）値の信号を伝送し、１つの位相面では平均的に２（ｐ＋ｑ／ｎ）値の信号を伝送し、多値数を２（ｐ＋ｑ／ｎ）値にすることを可能している。
【００８８】
本発明によれば、２ｐＱＡＭでは周波数帯域に余裕があり過ぎだが、２（ｐ−１）ＱＡＭでは、要求される周波数帯域に入らない場合に、それらの中間の変調方式を提供する事ができる。その結果、周波数の有効利用が図れると共に２ｐＱＡＭに比べて少ない所用の信号対雑音比で２（ｐ−１）ＱＡＭが実現できる為に、電力の有効利用にもなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を説明するための図である。
【図２】本発明の第２の実施例を説明するための図である。
【図３】本発明の第３の実施例を説明するための図である。
【図４】本発明の第４の実施例を説明するための図である。
【図５】本発明の第５の実施例を説明するための図である。
【図６】本発明の第６の実施例を説明するための図である。
【図７】本発明と従来技術における伝送ビット数を比較して説明するための図である。
【図８】本発明と従来技術における伝送効率を比較して説明するための図である。
【図９】本発明の多値変調回路の構成を示す図である。
【図１０】本発明の多値復調回路の構成を示す図である。
【図１１】本発明の変調方法の手順を示す流れ図である。
【図１２】本発明の復調方法の手順の一例を示す流れ図である。
【符号の説明】
１  入力端子
２  データ列数変換回路
３  第１のデータ変換回路
４  第２のデータ変換回路
５  並列直列変換回路
６  多値変調器
７  出力端子
１１  入力端子
１２  多値復調器
１３  直列並列変換回路
１４  データ逆変換回路
１５  出力端子
１００  多値変調装置
２００  多値復調装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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