(57)【要約】【課題】  変調信号のＰＡＰＲを低減し、かつ受信時の誤り率特性の改善を可能とする無線送信装置を提供する。【解決手段】  無線送信装置１００は、送信すべき情報ビットに対して誤り訂正符号化を行う誤り訂正符号化部１０１と、誤り訂正符号部にて誤り訂正符号化された符号ビットをインタリーブするインタリーブ部１０２と、インタリーブ部にてインタリーブされた符号ビットを、ＩＱ平面において同心円上に配置された信号点を有するマッピングパターンによって、ＡＰＳＫ変調信号点へマッピングするＡＰＳＫ変調部１０３と、ＡＰＳＫ変調部１０３にてＡＰＳＫ変調信号点へとマッピングされた変調信号を無線信号に変換し、無線伝搬路へと出力する無線部１０４とを備える。【選択図】  図１
2009147637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信すべき情報ビットに対して誤り訂正符号化を行う誤り訂正符号化部と、
前記誤り訂正符号部にて誤り訂正符号化された符号ビットをインタリーブするインタリーブ部と、
前記インタリーブ部にてインタリーブされた符号ビットを、ＩＱ平面において、仮想の同心円上に配置された信号点を有するマッピングパターンによって、ＡＰＳＫ変調信号点へマッピングするＡＰＳＫ変調部と、
前記ＡＰＳＫ変調部にてマッピングされた変調信号を無線信号に変換し、無線伝搬路へと出力する無線部と、
を備える無線送信装置。
【請求項２】
前記ＡＰＳＫ変調部にて用いるマッピングパターンは、それぞれの仮想円上に配置された信号点の数が同数である請求項１に記載の無線送信装置。
【請求項３】
前記ＡＰＳＫ変調部にて用いるマッピングパターンは、それぞれの仮想円上に配置された信号点の位相が揃っている請求項２に記載の無線送信装置。
【請求項４】
前記ＡＰＳＫ変調部にて用いるマッピングパターンは、２つの仮想の同心円上に信号点が配置され、内側の仮想円上に配置された信号点は隣接信号点間でマッピングが２ビット異なり、内側の仮想円と外側の仮想円との隣接信号点間でマッピングが２ビット以上異なる請求項２に記載の無線送信装置。
【請求項５】
前記ＡＰＳＫ変調部にて用いるマッピングパターンは、隣接する仮想円上に配置された信号点の位相がずれている請求項２に記載の無線送信装置。
【請求項６】
それぞれの仮想円上にはｎ個の信号点が等間隔に配置され、隣接する仮想円上に配置された信号点の位相がπ／ｎずれている請求項５に記載の無線送信装置。
【請求項７】
前記ＡＰＳＫ変調部にて用いるマッピングパターンは、２つの仮想の同心円上に信号点が配置され、内側の仮想円上に配置された信号点の数は外側の仮想円上に配置された信号点の数より少ない請求項１に記載の無線送信装置。
【請求項８】
内側の仮想円に配置された信号点は隣接信号点間でマッピングが２ビット異なり、内側の仮想円と外側の仮想円との隣接信号点間ではマッピングが２ビット以上異なり、外側の仮想円上に配置された信号点のうち隣接信号点間でマッピングが１ビットしか異ならない信号点は、互いに離れる方向にシフトした位置に配置されている請求項７に記載の無線送信装置。
【請求項９】
互いに離れる方向にシフトした信号点は、前記外側の仮想円より内側に位置する請求項８に記載の無線送信装置。
【請求項１０】
無線受信装置からのフィードバック情報を用いて、変調方式を選択する適応変調制御部と、
前記インタリーブ部にてインタリーブされた符号ビットを、ＱＡＭ変調信号点へマッピングするＱＡＭ変調部と、
前記適応変調制御部にて選択された変調方式に応じて、前記ＡＰＳＫ変調部と前記ＱＡＭ変調部のいずれを用いてマッピングを行うかを選択する変調方式選択部と、
前記適応変調制御部にて選択された変調方式に応じて異なる送信電力を与える電力増幅部とを備え、
前記無線部は、前記電力増幅部にて送信電力を与えられた変調信号を無線信号に変換する請求項１〜９のいずれかに記載の無線送信装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の無線送信装置と、
前記無線送信装置から送信された無線信号を受信し、受信した無線信号を前記無線送信装置にて変調された変調方式に従って復号を行う無線受信装置と、
を備える無線通信システム。
【請求項１２】
送信すべき情報ビットに対して誤り訂正符号化を行うステップと、
誤り訂正符号化された符号ビットをインタリーブするステップと、
インタリーブされた符号ビットを、ＩＱ平面において仮想の同心円上に配置された信号点を有するマッピングパターンによって、ＡＰＳＫ変調信号点へマッピングするステップと、
ＡＰＳＫ変調信号点へとマッピングされた変調信号を無線信号に変換し、無線伝搬路へと出力するステップと、
を備える無線送信方法。
【請求項１３】
送信すべき情報ビットを変調信号に変調するために用いられるプログラムであって、コンピュータに、
送信すべき情報ビットに対して誤り訂正符号化を行うステップと、
誤り訂正符号化された符号ビットをインタリーブするステップと、
インタリーブされた符号ビットを、ＩＱ平面において仮想の同心円上に配置された信号点を有するマッピングパターンによって、ＡＰＳＫ変調信号点へマッピングするステップと、
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変調信号のＰＡＰＲ(Peak to Average Power Ratio)の低減及び受信特性の改善を可能とする符号化変調方式を採用した無線送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の符号化変調信号の受信方式として、ＢＩＣＭ−ＩＤ(Bit Interleaved Coded Modulation with Iterative Decoding)が知られていた（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
図１２は、非特許文献１に記載された従来の無線通信システムの構成を示す図である。図１２を用いて、非特許文献１の技術内容について説明する。従来の無線通信システムは、無線送信装置１０００と無線受信装置１１００を有している。
【０００４】
無線送信装置１０００の誤り訂正符号化部１００１は、入力された情報ビットに対して、誤り訂正符号化を行う。誤り訂正符号化部１００１は、生成した誤り訂正符号ビットをインタリーブ部１００２に入力する。インタリーブ部１００２は、入力された符号ビットをインタリーブし、ＱＡＭ変調部１００３に出力する。ＱＡＭ変調部１００３は、入力されたインタリーブ後のビットを変調信号点へとマッピングする。
【０００５】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、ＱＡＭ変調部１００３において用いるマッピングパターンの例を示す図である。図１３（ａ）はＧｒａｙマッピングパターンによる１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）変調方式のマッピングパターンを示しており、図１３（ｂ）は、ＭＳＰＬ(Modified Set Partitioning Labeling)による１６ＱＡＭ変調方式のマッピングパターンを示している。
【０００６】
ＱＡＭ変調部１００３は、入力されたインタリーブ後のビットを、４ビット単位で、図１３（ａ）または図１３（ｂ）に示す信号点へとマッピングする。ＱＡＭ変調部１００３は、マッピング後の変調信号を無線部１００４に入力する。無線部１００４は、入力された変調信号を無線信号へと変換し、無線伝搬路へと出力する。
【０００７】
無線受信装置１１００は、無線送信装置１０００から出力された無線信号を受信する。無線部１１０１は、受信した無線信号をダウンコンバートし、復調部１１０２に入力する。復調部１１０２は、入力された受信信号点のデマップを行う。復調部１１０２は、デマップにより送信ビットに対する対数尤度比を求め、求めた対数尤度比をデインタリーブ部１１０３に入力する。ここで求める対数尤度比の詳細な式は、非特許文献１に記載されている。また、送信ビットとは、変調信号点へとマッピングされているビットを表している。
【０００８】
デインタリーブ部１１０３は、復調部１１０２から入力された送信ビットに対する対数尤度比をデインタリーブし、デインタリーブした対数尤度比を誤り訂正復号部１１０５に入力する。誤り訂正復号部１１０５は、デインタリーブ部１１０３から入力された対数尤度比を用いて誤り訂正復号する。ここで、送信ビットに対する対数尤度比は、デインタリーブ後には、符号ビットに対する対数尤度比として使用される。符号ビットは、誤り訂正符号化後のビットに相当する。
【０００９】
誤り訂正復号部１１０５は、軟入力軟出力の復号を行う。誤り訂正復号部１１０５は、軟入力軟出力の復号において符号ビットに対する事後確率の対数比（対数事後確率比）、外部値の対数比（対数外部値比）を求める。誤り訂正復号部１１０５は、対数外部値比をインタリーブ部１１０４に入力する。符号ビットに対する対数事後確率比、対数外部値比の詳細な式は、非特許文献１に記載されている。
【００１０】
インタリーブ部１１０４は、誤り訂正復号部１１０５から入力された符号ビットに対する対数外部値比をインタリーブし、インタリーブした対数外部値比を復調部１１０２に入力する。復調部１１０２は、インタリーブ部１１０４から出力された対数外部値比を送信ビットに対する事前確率の対数比（対数事前確率比）として使用する。復調部１１０２は、インタリーブ部１１０４から入力された送信ビットに対する対数事前確率比を用いて再度受信信号のデマップを行う。このとき、復調部１１０２は、送信ビットに対する対数外部値比を求める。求める対数外部値比の詳細な式は、非特許文献１に記載されている。
【００１１】
以下同様に、無線受信装置１１００は、復調部１１０２、デインタリーブ部１１０３、誤り訂正復号部１１０５、インタリーブ部１１０４において、反復してデマップと誤り訂正復号を行う。無線受信装置１１００は、デマップと誤り訂正復号の反復を行い、符号ビットに対する対数事後確率比の更新を行っていく。無線受信装置１１００は、デマップと誤り訂正復号を規定の反復回数だけ行う。無線受信装置１１００は、規定の反復後の誤り訂正復号部１１０５における符号ビットに対する対数事後確率比から、最終的に情報ビットの復号を行う。
【００１２】
従来、変調信号点のマッピングパターンとしてＭＳＰＬによるパターン（図１３（ｂ）参照）を用いている。変調信号点のマッピングパターンをＭＳＰＬによるパターンとした場合、上記のように反復してデマップと誤り訂正復号を行うことで、マッピングされたビット単位で見た場合の信号点間距離を大きくできるという効果があった。
【００１３】
例えば１６ＱＡＭ変調信号点にマッピングされる４ビットのうちの最上位ビットに着目する。このとき、反復してデマップする際に、最上位ビットが“０”であるか“１”であるかを判定する信号点の組み合わせは、図１３（ａ）および図１３（ｂ）における破線で結ばれた信号点の組み合わせとなる。
【００１４】
これは、誤り訂正復号部１１０５からインタリーブ部１１０４を介してフィードバックされる変調信号点であって、変調信号点にマッピングされた下位３ビットに対する対数事前確率比が、正しいと仮定した場合の、最上位ビットが“０”であるか“１”であるかを判定するための信号点の組み合わせと、上記破線で結ばれた信号点の組み合わせと、が等しいことを示す。
【００１５】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示す反復デマップ時の信号点の組み合わせは、下位３ビットが同一となる信号点の組み合わせである。図１３（ａ）および図１３（ｂ）から、ＭＳＰＬによるマッピングパターンを用いた場合、Ｇｒａｙによるマッピングパターンを用いた場合と比較して、反復デマップ時の最小信号点間距離が増大していることが分かる。
【非特許文献１】F. Schreckenbach, N. Gortz, J. Hagenauer, G. Bauch, “Optimized Symbol Mappings for Bit-Interleaved Coded Modulation with Iterative Decoding,” IEEE Globecom 2０，０3, pp3316-3320
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記した従来の無線通信システムは、ＱＡＭ変調の信号点を用いているために、波形生成フィルタ通過後の信号波形のＰＡＰＲが、ＰＳＫ(Phase Shift Keying)変調を用いた場合と比較して増大してしまうという課題を有していた。一方、ＰＳＫ変調を用いると、ＰＡＰＲは低減できるが、ＱＡＭ変調と比較して最小信号点間距離が小さいために、受信時の誤り率特性が劣化するという課題があった。
【００１７】
本発明は、上記背景に鑑み、変調信号のＰＡＰＲ(Peak to Average Power Ratio)を低減し、かつ受信時の誤り率特性の改善を可能とする符号化変調方式を採用した無線送信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の無線送信装置は、送信すべき情報ビットに対して誤り訂正符号化を行う誤り訂正符号化部と、前記誤り訂正符号化部にて誤り訂正符号化された符号ビットをインタリーブするインタリーブ部と、前記インタリーブ部にてインタリーブされた符号ビットを、ＩＱ平面において、仮想の同心円上に配置された信号点を有するマッピングパターンによって、ＡＰＳＫ変調信号点へマッピングするＡＰＳＫ変調部と、前記ＡＰＳＫ変調部にてマッピングされた変調信号を無線信号に変換し、無線伝搬路へと出力する無線部とを備える。
【００１９】
このように仮想の同心円上に配置された信号点を有するマッピングパターンを用いることによって最大電力を低減し、ＰＡＰＲの値を低減できる。これにより、送信電力を高めることが可能となるので、変調信号の受信特性を向上させることができる。
【００２０】
本発明の無線送信装置において、前記ＡＰＳＫ変調部にて用いるマッピングパターンは、それぞれの仮想円上に配置された信号点の数が同数であってもよく、それぞれの仮想円上に配置された信号点の位相が揃っていてもよい。
【００２１】
これにより、信号点間距離を計算しやすく、マッピングパターンを容易に設計できる。
【００２２】
本発明の無線送信装置において、前記ＡＰＳＫ変調部にて用いるマッピングパターンは、２つの仮想の同心円上に信号点が配置され、内側の仮想円上に配置された信号点は隣接信号点間でマッピングが２ビット異なり、内側の仮想円と外側の仮想円との隣接信号点間でマッピングが２ビット以上異なっていてもよい。
【００２３】
この構成により、無線受信装置における反復デマップ時の信号点間距離を増大することができ、受信時の誤り率特性を改善することができる。
【００２４】
本発明の無線送信装置において、前記ＡＰＳＫ変調部にて用いるマッピングパターンは、隣接する仮想円上に配置された信号点の位相がずれていてもよい。
【００２５】
この構成により、内側の仮想円上の信号点と外側の仮想円上の信号点の信号点間距離を大きくできるので、その分だけ外側の仮想円の半径（振幅成分）を小さくでき、ＰＡＰＲのさらなる低減を図ることができる。
【００２６】
本発明の無線送信装置において、それぞれの仮想円上にはｎ個の信号点が等間隔に配置され、隣接する仮想円上に配置された信号点の位相がπ／ｎずれていてもよい。
【００２７】
この構成により、内側の仮想円上の信号点と外側の仮想円上の信号点の信号点間距離を最大にできる。
【００２８】
本発明の無線送信装置において、前記ＡＰＳＫ変調部にて用いるマッピングパターンは、２つの仮想の同心円上に信号点が配置され、内側の仮想円上に配置された信号点の数は外側の仮想円上に配置された信号点の数より少なくてもよい。また、内側の仮想円と外側の仮想円との隣接信号点間ではマッピングが２ビット以上異なり、外側の仮想円上に配置された信号点のうち隣接信号点間でマッピングが１ビットしか異ならない信号点は、互いに離れる方向にシフトした位置に配置されていてもよい。この際、互いに離れる方向にシフトした信号点は、前記外側の仮想円より内側に位置してもよい。
【００２９】
この構成により、マッピングが１ビットしか異ならない隣接信号点が離れて配置されるので、反復デマップにより受信時の誤り率特性を適切に改善できる。
【００３０】
本発明の無線送信装置は、無線受信装置からのフィードバック情報を用いて、変調方式を選択する適応変調制御部と、前記インタリーブ部にてインタリーブされた符号ビットを、ＱＡＭ変調信号点へマッピングするＱＡＭ変調部と、前記適応変調制御部にて選択された変調方式に応じて、前記ＡＰＳＫ変調部と前記ＱＡＭ変調部のいずれを用いてマッピングを行うかを選択する変調方式選択部と、前記適応変調制御部にて選択された変調方式に応じて異なる送信電力を与える電力増幅部とを備え、前記無線部は、前記電力増幅部にて送信電力を与えられた変調信号を無線信号に変換する。
【００３１】
この構成により、無線受信装置が処理可能な変調方式に応じて変調を行うことができる。
【００３２】
本発明の無線通信システムは、上記した無線送信装置と、前記無線送信装置から送信された無線信号を受信し、受信した無線信号を前記無線送信装置にて変調された変調方式に従って復号を行う無線受信装置とを備える。
【００３３】
この構成により、上記した本発明の無線送信システムと同様に、ＰＡＰＲの値を低減でき、送信電力を高めることが可能となるので、変調信号の受信特性を向上させることができる。
【００３４】
本発明の無線送信方法は、送信すべき情報ビットに対して誤り訂正符号化を行うステップと、誤り訂正符号化された符号ビットをインタリーブするステップと、インタリーブされた符号ビットを、ＩＱ平面において仮想の同心円上に配置された信号点を有するマッピングパターンによって、ＡＰＳＫ変調信号点へマッピングするステップと、ＡＰＳＫ変調信号点へとマッピングされた変調信号を無線信号に変換し、無線伝搬路へと出力するステップとを備える。
【００３５】
この構成により、上記した本発明の無線送信システムと同様に、ＰＡＰＲの値を低減でき、送信電力を高めることが可能となるので、変調信号の受信特性を向上させることができる。なお、本発明の無線送信装置の各種の構成を本発明の無線送信方法に適用することも可能である。
【００３６】
本発明のプログラムは、送信すべき情報ビットを変調信号に変調するために用いられるプログラムであって、コンピュータに、送信すべき情報ビットに対して誤り訂正符号化を行うステップと、誤り訂正符号化された符号ビットをインタリーブするステップと、インタリーブされた符号ビットを、ＩＱ平面において仮想の同心円上に配置された信号点を有するマッピングパターンによって、ＡＰＳＫ変調信号点へマッピングするステップとを実行させる。
【００３７】
この構成により、上記した本発明の無線送信システムと同様に、ＰＡＰＲの値を低減でき、送信電力を高めることが可能となるので、変調信号の受信特性を向上させることができる。なお、本発明の無線送信装置の各種の構成を本発明のプログラムに適用することも可能である。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、仮想の同心円上に配置された信号点を有するマッピングパターンを用いることによって最大電力を低減し、ＰＡＰＲの値を低減できる。これにより、送信電力を高めることが可能となるので、変調信号の受信特性を向上させることができるというすぐれた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施の形態の無線送信装置および無線通信システムについて、図面を参照しながら説明する。
【００４０】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態における無線通信システム１の構成を示す図である。無線通信システム１は、無線送信装置１００と、無線受信装置２００とを有している。無線送信装置１００は、誤り訂正符号化部１０１と、インタリーブ部１０２と、ＡＰＳＫ変調部１０３と、無線部１０４とを有している。ここで、誤り訂正符号化部１０１、インタリーブ部１０２、無線部１０４は、図１２に示す誤り訂正符号化部１００１、インタリーブ部１００２、無線部１００４のそれぞれに対応する。無線受信装置２００は、無線部２０１と、復調部２０２と、デインタリーブ部２０３と、インタリーブ部２０４と、誤り訂正復号部２０５を有している。ここで、無線部２０１、復調部２０２、デインタリーブ部２０３、インタリーブ部２０４、誤り訂正復号部２０５は、図１２に示す無線部１１０１、復調部１１０２、デインタリーブ部１１０３、インタリーブ部１１０４、誤り訂正復号部１１０５のそれぞれに対応する。
【００４１】
なお、無線送信装置１００の誤り訂正符号化部１０１、インタリーブ部１０２、ＡＰＳＫ変調部１０３は、無線送信装置１００のＣＰＵがメモリ等に記憶されたプログラムを実行することにより実現してもよい。以下に説明する無線送信装置１００の機能を実現するためのプログラムも本発明の範囲に含まれる。
【００４２】
本実施の形態の無線送信装置１００は、従来の無線送信装置１０００と異なり、誤り訂正符号化後の符号ビットを変調するための構成としてＡＰＳＫ変調部１０３を有している。以下、ＡＰＳＫ変調部１０３で行う変調について説明する。
【００４３】
図２（ａ）は、本実施の形態におけるＡＰＳＫ変調部１０３にて変調に用いる変調信号点配置を示した図である。本実施の形態における変調信号点配置の特徴は、以下の通りである。本実施の形態では、ＡＰＳＫ変調の信号点は、ＩＱ平面において半径（振幅成分）の異なる２つの仮想の同心円Ｒ１，Ｒ２上に配置されている。本明細書では、点信号を配置する仮想円Ｒ１，Ｒ２を「リング」といい、半径の小さい方の仮想円Ｒ１を「内リング」、半径の大きい方の仮想円Ｒ２を「外リング」という。
【００４４】
図２（ａ）に示すように、本実施の形態で用いるマッピングパターンの変調信号点配置では、内リングＲ１、外リングＲ２に信号点を８個ずつ配置している。以下、このようなＡＰＳＫ変調方式を（８，８）ＡＰＳＫ変調と表す。（８，８）は、それぞれ内リングＲ１、外リングＲ２の信号点数を表している。図２（ａ）において各信号点の座標は、その信号点の振幅成分、位相成分を、（振幅成分、位相成分）の形式で表示している。例えば、（１，０）の信号点は、振幅成分が１で位相成分が０であることを表す。
【００４５】
本実施の形態で用いるマッピングパターンでは、振幅成分が「１」の８ＰＳＫ（内リングＲ１）と、振幅成分が「α」（α＞１）の８ＰＳＫ（外リングＲ２）を並べたもので、内外リングＲ２の各信号点は、振幅成分が異なるのみで位相成分は同一となるように配置されている。すなわち、内外リングＲ２間で位相成分にオフセットがない信号点配置となっている。
【００４６】
次に、図３（ａ）に本実施の形態で用いる変調信号のマッピングパターンを示す。本実施の形態におけるマッピングパターンは、以下の構成（ｉ）（ｉｉ）を有する。
（ｉ）内リングＲ１においては、隣接信号点間でマッピングが２ビット異なる。図３（ａ）を例にとると、内リングＲ１における（０，０，０，０）の信号点は、隣接信号点（０，０，１，１）及び（１，０，０，１）と２ビット異なっている。同様に、内リングＲ１における他の信号点も隣接信号点とマッピングが２ビット異なる。
（ｉｉ）内リングＲ１と外リングＲ２間での隣接信号点では、マッピングが２ビット以上異なる。図３（ａ）を例にとると、（０，０，０，０）から見て外リングＲ２における隣接信号点は（０，１，１，１）であり、（０，０，０，０）と（０，１，１，１）では、マッピングが２ビット以上異なっている。
【００４７】
ＡＰＳＫ変調部１０３は、図２（ａ）および図３（ａ）を用いて説明した変調信号の信号点配置及びマッピングパターンを有する変調方式によって、入力される誤り訂正符号化後の符号ビットを変調し、変調信号を生成する。但し、図２（ａ）に示される変調方式の信号点配置は、平均電力が「１」となるように正規化されたものではないため、ＡＰＳＫ変調部１０３は、生成した変調信号に対して平均電力が「１」となるよう正規化係数を乗算する。図２（ａ）に示す（８，８）ＡＰＳＫ変調の平均電力は、
Ｐａｖｅ，（８，８）ＡＰＳＫ＝（１２×８＋α２×８）／１６
で与えられるので、ＡＰＳＫ変調部１０３は、生成した変調信号に対して正規化係数１／√Ｐａｖｅ，（８，８）ＡＰＳＫを乗算する。ＡＰＳＫ変調部１０３は、正規化後の変調信号を無線部１０４に出力する。
【００４８】
無線部１０４は、入力された変調信号を無線通信システム１で用いる無線周波数帯にアップコンバートし、変調信号に送信電力を与えて無線伝搬路へと出力する。
【００４９】
次に、無線受信装置２００について説明する。無線受信装置２００の基本的な構成は、図１２を用いて説明した無線受信装置１１００と同じである。ただし、無線受信装置２００は、復調部２０２にて、無線送信装置１００におけるＡＰＳＫ変調に対応したデマップを行う。以上、本実施の形態の無線送信装置１００、無線受信装置２００、および無線通信システム１について説明した。
【００５０】
本実施の形態の無線送信装置１００は、ＡＰＳＫ変調部１０３を有し、ＱＡＭ変調ではなく、２重リング上に信号点を配置したＡＰＳＫ変調を用いているので、ＱＡＭ変調に比べて、ＰＡＰＲを抑制できる効果がある。
【００５１】
ＱＡＭ変調は、信号点配置を格子状にすることによってＩＱ平面上における最小信号点間距離を大きくできる反面、最大振幅となる信号点の電力が大きいという課題がある。特に、変調を行う際に最大振幅となる信号点を連続して通る変調信号の遷移パターンが存在する場合、変調信号の波形を生成した場合のＰＡＰＲが増大してしまう。図１３（ａ）を例として説明すると、（０，０，１，０）の信号点と（１，０，０，０）の信号点を連続して通るような変調信号の遷移パターンをとるときに、大きなピーク電力を有する変調信号の波形が生成されてしまう。
【００５２】
これに対し、本実施の形態の無線送信装置１００の変調方式によれば、信号点配置が円周上に存在し、振幅が一定であるためにＱＡＭ変調と比べてＰＡＰＲを低減できる。このことは、ＩＱ平面上における信号点配置から求められる最大電力対平均電力比からも明らかである。例えば図２（ｂ）に示すように、１６ＱＡＭ変調の信号点配置を考える。このとき、１６ＱＡＭ変調方式の平均電力は、
Ｐａｖｅ，１６ＱＡＭ＝｛（１２＋１２）×４＋（１２＋３２）×８＋（３２＋３２）×４｝／１６＝１０
となる。また、１６ＱＡＭ変調の最大振幅点の電力は、
Ｐｍａｘ，１６ＱＡＭ＝３２＋３２＝１８
である。従って、１６ＱＡＭ変調方式のＩＱ平面上での最大電力対平均電力比ＰＡＰＲ16ＱＡＭは、
ＰＡＰＲ16ＱＡＭ＝１８／１０＝１．８
である。
【００５３】
本実施の形態の（８，８）ＡＰＳＫ変調方式（図２（ａ）参照）は、例えばα＝２としても、平均電力Ｐａｖｅ，（８，８）ＡＰＳＫ、及び最大電力Ｐｍａｘ，（８，８）ＡＰＳＫはそれぞれ
Ｐａｖｅ，（８，８）ＡＰＳＫ＝（１２×８＋２２×８）／１６＝５／２
Ｐｍａｘ，（８，８）ＡＰＳＫ＝２２＝４
である。従って、（８，８）ＡＰＳＫ変調方式のＩＱ平面上での最大電力対平均電力比ＰＡＰＲ（８，８）ＡＰＳＫは、
ＰＡＰＲ（８，８）ＡＰＳＫ＝（５／２）／４＝１．６
である。以上より、ＡＰＳＫ変調方式を用いることでＱＡＭ変調方式と比較してＰＡＰＲを低減できることが分かる。
【００５４】
ここで、図２（ａ）に示す（８，８）ＡＰＳＫ変調方式において、１６ＱＡＭ変調方式よりもＰＡＰＲを低減できる外リングの振幅成分αの範囲について説明する。図２（ａ）に示す（８，８）ＡＰＳＫ変調方式の外リングの振幅成分αを用いて(８，８)ＡＰＳＫ変調信号の最大電力Ｐｍａｘ、（８，８）ＡＰＳＫを表すと、
Ｐｍａｘ、（８，８）ＡＰＳＫ＝α２
となる。よってこのときの（８，８）ＡＰＳＫ変調方式の最大電力対平均電力比ＰＡＰＲ（８，８）ＡＰＳＫは、
ＰＡＰＲ（８，８）ＡＰＳＫ＝Ｐｍａｘ、（８，８）ＡＰＳＫ／Ｐａｖｅ、（８，８）ＡＰＳＫ＝α２／｛（１２×８＋α２×８）／１６｝
である。
このときのＰＡＰＲ（８，８）ＡＰＳＫの値は、１６ＱＡＭ変調方式の最大電力対平均電力比よりも、小さくなるαの範囲であることが好ましい。
即ち、ＰＡＰＲ(8,8)ＡＰＳＫ＜ＰＡＰＲ16ＱＡＭであればよいので、
α２／｛（１２＊８＋α２＊８）／１６｝＜１．８
これを、１＜αを考慮して解くと、
１＜α＜３
となる。よって、１６ＱＡＭ変調方式に対して最大電力対平均電力比を小さくするためには、（８，８）ＡＰＳＫ変調方式の外リングの振幅成分αは、１＜α＜３の範囲の値をとることが好ましい。
【００５５】
また、本実施の形態では、内リングＲ１の信号点が内リングＲ１における隣接信号点間において、マッピングが２ビット異なるマッピングパターンを用いている。このため、内リングＲ１の中で反復デマップ時の信号点の組み合わせができず、内リングＲ１と外リングＲ２との間において、反復デマップ時の信号点の組み合わせができることになる。これにより、ＢＩＣＭ−ＩＤにおける反復デマップ時の信号点間距離の大きくでき、無線受信装置２００における受信特性を改善することができる。
【００５６】
また、本実施の形態では、隣接信号点間でマッピングが２ビット異なるようにすることで、ＢＩＣＭ−ＩＤにおける初期デマップ特性を良好なものにすることができる。ここで、初期デマップとは、送信ビットに対する対数事前確率比のフィードバック情報が、存在しない状況におけるデマップを示す。なお、フィーバック情報は、誤り訂正復号部２０５からインタリーブ部２０４を介することで得られる。すなわち、復調部１１０２における受信信号の１回目のデマップを示す。
【００５７】
初期デマップ特性を最大にするためには、隣接信号点間でマッピングが１ビットのみ異なるマッピングパターン（Ｇｒａｙマッピングパターン）が最適である。しかし、そのようなマッピングパターンでは、隣接信号点同士で反復デマップ時の信号点の組み合わせができてしまうため、ＢＩＣＭ−ＩＤの特性が向上しない。
【００５８】
そこで、本実施の形態は、内リングＲ１の中で反復デマップ時の信号点の組み合わせができないようにすると共に、初期デマップ特性を良好なものにするために、隣接信号点間でマッピングが２ビット異なるマッピングパターンをとっている。
【００５９】
初期デマップ時に最も発生しやすい誤りのケースは、送信に用いた変調信号点の隣接信号点に誤るケースである。例えば、図１におけるＡＰＳＫ変調部１０１において、図３（ａ）に示す（０，０，０，０）の信号点をとる変調信号を生成し、送信したとする。このとき、図１における復調部１１０２での初期デマップでは、受信時の雑音や干渉の影響によって（０，０，０，０）でない信号点を初期デマップ結果として出力する場合がある。
このときの、（０，０，０，０）でない信号点を初期デマップ結果として選択し、出力する場合において、最も選択される可能性が高い信号点は、（０，０，０，０）の信号点の隣接信号点、即ち（０，０，０，０）の信号点からの距離が最も小さい信号点である。
図３（ａ）においては、（０，０，１，１）、（１，０，０，１）の信号点を誤って初期デマップ時に選択してしまう可能性が最も高い。但しここでは、（０，１，１，１）と（０，０，０，０）との信号点間距離は、（０，０，１，１）あるいは（１，０，０，１）と（０，０，０，０）の信号点間距離よりも大きいとして説明している。
このように、初期デマップ時に誤って選択される可能性の高い信号点は、送信された信号点に対する隣接信号点である。よって、このときの誤りの影響を最も小さくするには、前記のようにＧｒａｙマッピングパターンを用いることで、誤った信号点を選択した場合にも、１ビットのみの誤りの影響となる。しかし、Ｇｒａｙマッピングパターンを用いた場合、反復デマップ時の信号点間距離の増大がない。
そこで、本実施の形態では、隣接信号点間で２ビットのみ異なるマッピングパターンを用いる。２ビットのみ異なるマッピングパターンを用いることにより、初期デマップ時に誤って送信信号点に対する隣接信号点を選択した場合にも、誤りの影響は２ビットのみとなる。また、隣接信号点間で２ビットのみ異なるマッピングパターンを用いることで、反復デマップ時の信号点間距離が増大する効果もある。
【００６０】
さらに、本実施の形態は、反復デマップ時の信号点間距離をより大きくするために、内リングＲ１から見て、外リングＲ２における隣接信号点とは、マッピングが２ビット以上異なるマッピングパターンを用いている。
【００６１】
これは、例えば、内リングの信号点を用いる送信信号が、初期デマップ時に外リングの信号点として誤る影響を小さくし、あるいはその逆に、外リングの信号点を用いる送信信号が、内リングの信号点として誤る影響を小さくするためである。また、この構成により、内外のリングの隣接信号点同士で反復デマップ時の信号点の組み合わせができないため、反復デマップ時の信号点間距離を増大させることもできる。
【００６２】
図３（ｂ）〜図３（ｅ）は、反復デマップ時の信号点の組み合わせを模式的に示す図である。図３（ｂ）は、変調信号点にマッピングされるビットのうち１ビット目に対する反復デマップ時の信号点の組み合わせを示す。同様に、図３（ｃ）は２ビット目、図３（ｄ）は３ビット目、図３（ｅ）は４ビット目の信号点の組み合わせを示す。
【００６３】
図３（ｂ）〜図３（ｅ）において、破線で結ばれた信号点が反復デマップ時の信号点の組み合わせとなる。ここで、図３（ｂ）を例として説明する。誤り訂正復号部２０５からインタリーブ部２０４を介して復調部２０２にフィードバックされる送信ビットに対する対数事前確率比のうち、下位３ビットの対数事前確率比が正しいとする。
【００６４】
このとき、マッピングされる４ビットのうち１ビット目が“０”か“１”かを判定する際の信号点の組み合わせを見ると、図３（ｂ）に示すようになる。これは、下位３ビットが全て正しいと仮定した上で１ビット目が“０”か“１”かを判定する際の信号点の組み合わせに等しい。例えば（０，０，１，０）と（１，０，１，０）は、下位３ビットが等しい。
【００６５】
このとき、復調部２０２における１ビット目のデマップ処理は、前記の２つの信号点のいずれかを判定することになる。図３（ｂ）〜図３（ｅ）は、これらの反復デマップ時の信号点の組み合わせをビット単位で記載したものである。図３（ｂ）〜図３（ｅ）から、本実施の形態に示すマッピングパターンをとることで、反復デマップ時の信号点間距離を大きくできることが分かる。
【００６６】
ここで、ＢＩＣＭ−ＩＤは反復受信方式の一つである。反復受信方式においては、ある受信品質より良好な受信品質をとるときに急激に誤り率が減少する。このような急激に誤り率が減少する現象をウォータフォールと呼ぶ。
【００６７】
ＢＩＣＭ−ＩＤにおいてウォータフォールが開始する受信品質として、例えば受信ＳＮＲ（Signal to Noise power Ratio：信号電力対雑音電力比）、または受信電力などを考慮する。以降、これら受信ＳＮＲ、あるいは受信電力を受信品質と呼ぶことがある。
【００６８】
このとき、前記受信ＳＮＲや受信電力が小さい時点でウォータフォール現象が開始することが望ましい。このように、受信ＳＮＲや受信電力が小さい時点でウォータフォールを開始させるためには、初期デマップ特性が良好であることが望ましい。これは、受信装置２００における復調部２０２と誤り訂正復号部２０５の間で反復して交換される事前確率の確からしさが、反復の初期段階において良好となるためである。前記事前確率の確からしさが向上することでウォータフォール現象がより小さい受信ＳＮＲや受信電力において開始する。
【００６９】
そこで、本実施の形態で用いる（８，８）ＡＰＳＫ変調方式の信号点は、次のようにすることが望ましい。即ち、（８，８）ＡＰＳＫ変調信号点を平均電力で正規化した信号点配置において、最小信号点間距離をより大きくすることができる外リングの信号点の振幅成分αの値を用いればよい。（８，８）ＡＰＳＫ変調信号点の正規化後の最小信号点間距離は次のようにして求めることができる。
【００７０】
正規化前の内リングにおける最小信号点間距離の２乗値をｄｉｎ、(8,8)ＡＰＳＫ２、正規化前の内リングの信号点と外リングの信号点の間の最小距離の２乗値をｄｉｎｏｕｔ、(8,8)ＡＰＳＫ２、正規化前の外リングにおける最小信号点間距離の２乗値をｄｏｕｔ、(8,8)ＡＰＳＫ２とする。このとき、
ｄｉｎ、(8,8)ＡＰＳＫ２＝２｛１−ｃｏｓ（２π／８）｝
ｄｉｎｏｕｔ、(8,8)ＡＰＳＫ２＝（α―１）２
ｄｏｕｔ、(8,8)ＡＰＳＫ２＝２α２｛１−ｃｏｓ（２π／８）｝
である。このとき、正規化前の最小信号点間距離は、
Ｍｉｎ（ｄｉｎ、(8,8)ＡＰＳＫ２、ｄｉｎｏｕｔ、(8,8)ＡＰＳＫ２、ｄｏｕｔ、(8,8)ＡＰＳＫ２）
により求めることができる。但しここでＭｉｎ（・）は、最小値を与える関数のことである。前記正規化前の最小信号点間距離を変調信号の平均電力で正規化することで、正規化後の信号点配置における最小信号点間距離の２乗値ｄｍｉｎ２を求めることができる。このときのｄｍｉｎ２は、
ｄｍｉｎ２＝｛Ｍｉｎ（ｄｉｎ、(8,8)ＡＰＳＫ２、ｄｉｎｏｕｔ、(8,8)ＡＰＳＫ２、ｄｏｕｔ、(8,8)ＡＰＳＫ２）｝／Ｐａｖｅ、(8,8)ＡＰＳＫ
である。正規化後の信号点配置における最小信号点間距離をより大きくするには、その２乗値がより大きくなるようにすればよい。よって、ｄｍｉｎ２がより大きくなるようなαの値をとるＡＰＳＫ変調方式を用いることで、ＢＩＣＭ−ＩＤにおける初期デマップ特性をより良好なものとできる。
【００７１】
前記、正規化後の最小信号点間距離を最大化するαの値は一意に存在する。しかし、ＢＩＣＭ−ＩＤにおけるウォータフォールの開始は前記、正規化後の最小信号点間距離のみで決定するものではない。ＢＩＣＭ−ＩＤにおけるウォータフォールの開始は、変調信号点へのマッピングパターンにも大きく関係している。
【００７２】
本実施の形態では、内リングの隣接信号点間で２ビットのみ異なるマッピングパターンを、内リングの信号点と外リングの信号点で隣接する信号点間では２ビット以上異なるマッピングパターンを設定している。このようなマッピングパターンの場合、正規化後の変調信号点の最小信号点間距離が最大であれば、ＢＩＣＭ−ＩＤにおけるウォータフォールの開始する受信品質を最も小さくできる、とは限らない。
【００７３】
初期デマップ時に、内リングに含まれる信号点間において誤りが発生する場合、２ビットのみの誤りの影響となる。しかし、内リングの信号点が外リングの信号点として誤る場合、２ビット以上の誤りの影響が発生する。よって、内リングの信号点と外リングの信号点の間の距離をより大きくし、内リングの信号点が外リングの信号点として誤る影響を軽減することで、初期デマップの特性を良好にすることも有効である。
【００７４】
以上、変調信号の最大電力対平均電力比を小さくしつつ、ＢＩＣＭ−ＩＤにおけるウォータフォールが開始する受信品質をより小さくするαの値の範囲としては、
１．７＜α＜３
程度であることが好適である。
【００７５】
以上のような変調信号の信号点配置およびマッピングパターンをとることで、ＱＡＭ変調と比較してＰＡＰＲを低減でき、無線受信装置２００ではＢＩＣＭ−ＩＤを行うことで受信特性を改善させることができる。
【００７６】
なお、本実施の形態では、変調信号点が１６個の場合を例にとったが、変調信号点の数は、１６個に限定されるものではない。また、ＡＰＳＫ変調部１０３は、図２（ａ）に示す信号点配置を用いて変調を行い、生成した変調信号に対して正規化係数を乗算したが、図２（ａ）に示す信号点配置に正規化係数を予め乗算したものを用いて変調を行ってもよい。
【００７７】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態の無線送信装置について説明する。第２の実施の形態の無線送信装置の基本的な構成は、第１の実施の形態の無線送信装置１００と同じであるが（図１参照）、第２の実施の形態の無線送信装置は、第１の実施の形態とは異なる信号点配置を有するＡＰＳＫ変調によってマッピングを行う。
【００７８】
図４は、第２の実施の形態で用いるＡＰＳＫ変調方式の信号点配置を示す図である。第２の実施の形態におけるＡＰＳＫ変調では、第１の実施の形態と同様、内リングＲ１と外リングＲ２の信号点数が同一の２重リングのマッピングパターンを用いる。ただし、第２の実施の形態では、第１の実施の形態と異なり、内リングＲ１と外リングＲ２の信号点は、位相差βを有している。本実施の形態では、位相差βはπ／８である。
【００７９】
第２の実施の形態の無線送信装置は、内リングＲ１と外リングＲ２との信号点に位相差βを設けることにより、内リングＲ１の信号点と外リングＲ２の信号点とが互い違いに配置されることになるので、内リングＲ１と外リングＲ２との間における最小信号点間距離を大きくできる。そして、内外の最小信号点間距離が大きくなった分だけ、外リングＲ２の振幅成分α´を小さくしても、内外のリングＲ１，Ｒ２における隣接信号点間距離は、位相差βを設ける前の隣接信号点間距離（第１の実施の形態において同位相の信号点間の距離（α−１）と同じ距離）を保つことができる。
【００８０】
内リングＲ１の信号点配置は、振幅成分を「１」とした８ＰＳＫである。このとき、内リングＲ１における最小信号点間距離は√（２―√２）である。従って、α´≦１＋√（２―√２）である場合は、内リングＲ１と外リングＲ２で位相差βを設けることで、内外リングＲ２間の信号点間距離を大きくできる。従って、位相差βを設けることで信号点間距離が大きくなった分だけ、外リングＲ２の振幅成分α´を第１の実施の形態の振幅成分αより小さくすることができる。ここでは、外リングＲ２の振幅成分を小さくし、α´≦１＋√（２―√２）となる場合に内外リングＲ２間で位相差βを設ける構成を示したが、α´＞１＋√（２―√２）である場合には内外リングＲ１−Ｒ２間で位相差を設けても設けなくてもよい。
【００８１】
本実施の形態において、位相差βの値に限定はないが、各リングにおける隣接信号点間の位相差の半分の値をβとしたときに内外リングＲ２間の最小信号点間距離を最大化できる。図４を例にとると、各リングにおける隣接信号点間の位相差はπ／４であるので、位相差β＝π／８とすることで内外リングＲ２間の最小信号点間距離を最大化できる。
【００８２】
次に、マッピングパターンについて説明する。
図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、本実施の形態のマッピングパターンは、以下の構成（ｉ）（ｉｉ）を有する。すなわち、
（ｉ）図５（ａ）に示すように、内リングＲ１においては隣接信号点間でマッピングが２ビットのみ異なる。
（ｉｉ）図５（ｂ）に示すように、内外リングＲ２間における隣接信号点間では、マッピングが２ビット以上異なる。
【００８３】
図６（ａ）は、上記の構成を実現したマッピングパターンの一例を示す図である。図６（ｂ）〜図６（ｅ）は、図６（ａ）におけるマッピングパターンの反復デマップ時の信号点の組み合わせ破線で示す図である。図６（ｂ）はマッピングされる４ビットのうちの１ビット目、図６（ｃ）は２ビット目、図６（ｄ）は３ビット目、図６（ｅ）は４ビット目の反復デマップ時の信号点の組み合わせである。図６（ｂ）〜図６（ｅ）に示すように、図６（ａ）に示すマッピングパターンは、反復デマップ時の最小信号点間距離が大きいことが分かる。
【００８４】
以上説明したように、第２の実施の形態の無線送信装置は、内リングＲ１の信号点と外リングＲ２の信号点との間で位相差βを設けることにより、ＰＡＰＲをさらに低減できる。
【００８５】
図６（ａ）等に示すように、内外リングＲ２において同数の信号点を有する２重リングのＡＰＳＫ変調方式では、ＩＱ平面上での最小信号点間距離を有する信号点は、内リングＲ１において互いに隣接する信号点である。本実施の形態では、内リングＲ１における隣接信号点間でマッピングが２ビットのみ異なるマッピングパターンとすることにより、初期検波特性を良好にすることができる。
【００８６】
第１の実施の形態でも述べたように、初期検波特性を向上させるためにはＧｒａｙマッピングパターンが適しているが、Ｇｒａｙマッピングパターンを用いると反復デマップ時の信号点の組み合わせが隣接信号点間でできてしまう。本実施の形態では、図５（ｂ）に示すように内外リングＲ２間での隣接信号点間でマッピングが２ビット以上異なるマッピングパターンを採用し、反復デマップ時の信号点間距離を大きくしている。これにより、初期検波特性を良好なものにしつつ、反復デマップの特性を改善することができる。
【００８７】
なお、各リングにおける信号点数がｎ個の場合、隣接信号点間の位相差は２π／ｎであるので、位相差β＝π／ｎとすることで内外リングＲ１−Ｒ２間の最小信号点間距離を最大化できる。
【００８８】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態の無線送信装置について説明する。第３の実施の形態の無線送信装置の基本的な構成は、第１の実施の形態の無線送信装置と同じであるが（図１参照）、ＡＰＳＫ変調部１０３にて変調に用いるマッピングパターンが異なる。
【００８９】
これまでに説明した実施の形態では、２重リングのＡＰＳＫ変調方式において内リングＲ１と外リングＲ２の信号点数が同一であったが、第３の実施の形態では、２重リングのＡＰＳＫ変調方式において、内リングＲ１上の信号点を外リングＲ２上の信号点よりも少なくする。内リングＲ１上の信号点を外リングＲ２上の信号点より少なくすることで、変調信号の最大電力対平均電力比を抑圧し、さらに信号点配置とマッピングパターンを変更することで無線受信装置においてＢＩＣＭ−ＩＤを行った場合の特性を改善する。
【００９０】
図７（ａ）は、第３の実施の形態で用いるＡＰＳＫ変調方式の信号点配置及びマッピングパターンを示す。図７（ａ）に示すように、第３の実施の形態で用いるマッピングパターンは、２重リングのＡＰＳＫ変調方式において、内リングＲ１に４つの信号点、外リングＲ２に１２個の信号点を配置している。図７（ａ）に示すように、第３の実施の形態のマッピングパターンは、内リングＲ１と外リングＲ２で反復デマップの信号点の組み合わせができるマッピングパターンである。
【００９１】
図７（ｂ）〜図７（ｅ）は、内リングＲ１と外リングＲ２間における反復デマップの信号点の組み合わせを示す図である。図７（ｂ）は、信号点にマッピングされる４ビットのうち１ビット目の信号点の組み合わせを示している。同様に、図７（ｃ）は２ビット目、図７（ｄ）は３ビット目、図７（ｅ）は４ビット目を示している。図７（ｂ）〜図７（ｅ）に示すように、図７（ａ）のマッピングパターンは、内リングＲ１と外リングＲ２で反復デマップの信号点の組み合わせができることが分かる。
【００９２】
本実施の形態の無線送信装置は、反復デマップ時の信号点間距離を大きくするより、反復デマップの特性を改善することができる。
【００９３】
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態の無線送信装置について説明する。第４の実施の形態の無線送信装置の基本的な構成は、第３の実施の形態の無線送信装置と同じであるが、ＡＰＳＫ変調部１０３にて変調に用いる信号点配置が異なる。
【００９４】
図８（ａ）は、第４の実施の形態で用いるＡＰＳＫ変調方式の信号点配置及びマッピングパターンを示す。第４の実施の形態で用いる信号点配置は、第３の実施の形態と同様に、内リングＲ１上の信号点が外リングＲ２上の信号点より少ない。第４の実施の形態では、外リングＲ２の信号点のうち、マッピングが１ビットしか異ならない信号点の組み合わせに対しては、信号点間距離が大きくなる方向にシフトした信号点配置をとる。すなわち、（１，１，１，０）と（０，１，１，０）の信号点は、位相差が大きくなる方向にシフトされている。この構成により、反復デマップの特性を改善することができる。
【００９５】
図８（ｂ）は、マッピングが１ビットしか異ならない信号点の組み合わせをシフトさせる別の態様を示す図である。図８（ｂ）に示すように、シフトさせる信号点を、マッピングが２ビット以上異なる別の信号点に重ねてもよい。この構成によっても、反復デマップ時の信号点間距離を増大させることが可能である。さらには、信号点を重ねることは、変調信号の信号点数を減少させることに等しく、変調信号の最大電力対平均電力比を抑圧することも可能となる。
【００９６】
図８（ｃ）は、マッピングが１ビットしか異ならない信号点の組み合わせをシフトさせる別の態様を示す図である。図８（ａ）および図８（ｂ）では、マッピングが１ビットしか異ならない信号点の組み合わせを、外リングＲ２上でシフトさせる例について説明したが、図８（ｃ）に示すように、前記マッピングが１ビットしか異ならない信号点の組み合わせを、外リングＲ２の内側にシフトさせてもよい。この構成によっても、反復デマップ時の信号点間距離を増大させることが可能である。
【００９７】
（第５の実施の形態）
次に、第５の実施の形態の無線通信システムについて説明する。第５の実施の形態の無線通信システムは、無線送信装置にて変調に用いるマッピングパターンの配置を、無線受信装置が処理可能な変調方式に応じて変更する構成を有する。
【００９８】
図９は、第５の実施の形態の無線通信システム５の構成を示す図である。無線通信システム５は、無線送信装置３００と、無線受信装置４００とを有する。無線送信装置３００は、第１の実施の形態の無線送信装置１００の構成に加え、ＱＡＭ変調部１０５および適応変調制御部１０６、変調方式選択部１１０を備えている。なお、図９には、図１に記載していない構成として、フレーム構成部１０７、波形生成部１０８、電力増幅部１０９の各構成が記載されているが、これらは第１の実施の形態の無線送信装置１００も備えている構成である。
【００９９】
第５の実施の形態の無線送信装置３００は、無線受信装置４００が第１の実施の形態で説明したＡＰＳＫ変調に対応している場合には、ＡＰＳＫ変調部１０３にて変調を行い、従来のＱＡＭ変調にしか対応していない場合、すなわち、ＡＰＳＫ変調によって変調された信号を復調できない場合には、ＱＡＭ変調部１０５にて変調を行う。
【０１００】
次に、第５の実施の形態の無線送信装置３００の動作について説明する。はじめに、変調方式および送信電力の決定について説明し、次に、情報ビットの送信について説明する。
【０１０１】
［変調方式および送信電力の決定］
無線送信装置３００は、通信を開始するにあたって、無線受信装置４００に対して参照信号を送信する。ここで参照信号とは、無線送信装置３００、無線受信装置４００にとって既知の信号であり、無線送信装置３００と無線受信装置４００との間の無線伝搬路の品質を測定するために用いられる。
【０１０２】
ここで、参照信号の送信について具体的に説明する。まず、無線送信装置３００において、参照信号が波形生成部１０８に入力される。波形生成部１０８は、ディジタルのベースバンド信号である参照信号から送信波形を生成し、出力する。ここで、波形生成部１０８は、例えばルートコサインロールオフフィルタなどを用いることができる。
【０１０３】
電力増幅部１０９は、波形生成部１０８から出力された参照信号波形に送信電力を与え、無線部１０４へと出力する。無線部１０４は、電力増幅部１０９から入力された参照信号を、無線通信システム１で使用する無線周波数帯へとアップコンバートし、無線伝搬路へと出力する。
【０１０４】
無線受信装置４００は、無線送信装置３００から出力された参照信号を受信する。受信した参照信号は、無線部２０１に入力される。無線部２０１は、入力された参照信号を無線周波数帯からダウンコンバートし、受信品質測定部２０７に入力する。受信品質測定部３０２は、参照信号を用いて受信品質を測定する。ここで、受信品質には例えば参照信号のＳＮＲ（Signal to Noise power Ratio：信号対雑音電力比）や参照信号の受信電力などの値が用いられる。受信品質測定部３０２は、このとき測定した受信品質を受信品質通知情報として出力する。
【０１０５】
無線受信装置４００は、受信品質通知情報を無線送信装置３００へフィードバックする。このとき、無線受信装置４００は、無線受信装置４００が復調可能な変調方式についての情報を受信品質通知情報と共に送信する。
【０１０６】
無線送信装置３００は、無線受信装置４００からフィードバックされた受信品質通知情報および変調方式を示す情報を用いて、送信信号生成の制御を行う。受信品質通知情報および変調方式を示す情報は、適応変調制御部１０６に入力される。適応変調制御部１０６は、無線受信装置４００からフィードバックされた受信品質通知情報および変調方式を示す情報に基づいて、無線送信装置３００において用いる変調方式、送信電力を決定する。
【０１０７】
具体的には、無線受信装置４００が第１の実施の形態にて説明したＡＰＳＫ変調に対応している場合には、無線送信装置３００の適応変調制御部１０６は、変調方式としてＡＰＳＫ変調を選択する。無線受信装置４００がＱＡＭ変調にのみ対応している場合には、無線送信装置３００は変調方式としてＱＡＭ変調を選択する。ＡＰＳＫ変調は、ＱＡＭ変調に比べてＰＡＰＲが小さいので、ＱＡＭ変調の場合より送信電力を大きくできる。無線送信装置３００の適応変調制御部１０６は、受信品質通知情報および変調方式の選択結果に基づいて送信電力を決定し、決定した変調方式、送信電力を示した制御信号を出力する。無線送信装置３００は、適応変調制御部１０６によって決定された変調方式、送信電力に基づいて送信信号の生成を行う。
【０１０８】
［情報ビットの送信］
誤り訂正符号化部１０１における情報ビットの誤り訂正符号化、インタリーブ部１０２における符号ビットのインタリーブの処理は、第１の実施の形態の無線送信装置１００と同じである。インタリーブ部１０２は、インタリーブ後の符号ビットをＡＰＳＫ変調部１０３及びＱＡＭ変調部１０５に入力する。なお、変調方式選択部１１０を用いない構成の場合は、インタリーブ部１０２は、適応変調制御部１０６にて選択された変調方式に応じて、インタリーブ後の符号ビットをＡＰＳＫ変調部１０３またはＱＡＭ変調部１０５に入力する。
【０１０９】
インタリーブ後の符号ビットが入力されたＡＰＳＫ変調部１０３及びＱＡＭ変調部１０５は、その符号ビットを変調して変調信号を生成し、生成した変調信号を、変調方式選択部１１０に入力する。このとき生成した変調信号は平均電力が「１」ではないため、ＡＰＳＫ変調部１０３またはＱＡＭ変調部１０５は、第１の実施の形態と同様に正規化係数を乗算することで変調信号の平均電力が「１」となるように調整し、出力する。変調方式選択部１１０は、適応変調制御部１０６から入力された制御信号に応じて、ＡＰＳＫ変調又はＱＡＭ変調のいずれかを選択し、フレーム構成部１０７に出力する。
【０１１０】
フレーム構成部１０７は、変調方式選択部１１０から入力された変調信号と、適応変調制御部１０６から入力された制御信号と、を用いて送信フレームを構成し、構成された送信フレームを波形生成部１０８に入力する。なお、送信フレームは、ディジタルのベースバンド信号である。
【０１１１】
図１０は、フレーム構成部１０７にて生成されるフレームの構成を示す図である。図１０における参照信号は、無線受信装置４００においてチャネル推定を行うための信号である。信号点配置通知信号は、適応変調制御部１０６が決定した変調方式の信号点配置を通知するための信号である。具体的には、ＡＰＳＫ変調信号点配置かＱＡＭ変調信号点配置かを示す情報である。また、ＡＰＳＫ変調の場合には、その信号点配置の情報を含んでもよい。信号点配置の情報とは、例えば、内外リングＲ２のそれぞれの振幅成分の値や、内外リングＲ２上にある信号点の数や、内外リングＲ２上にある信号点の位相差等である。
【０１１２】
情報信号とは、無線送信装置３００に入力された情報ビットから生成した変調信号を表している。フレーム構成部１０７は、適応変調制御部１０６によって決定された変調方式の信号点配置を通知する信号を、フレームに挿入することで、無線受信装置４００に変調方式の信号点配置を通知できるようにする。なお、信号点配置通知信号のフレーム内の位置はどこにあってもよく、フレーム内に存在すればよい。フレーム構成部１０７は、構成した送信フレームを出力する。
【０１１３】
波形生成部１０８は、入力された送信フレームから送信波形を生成し、生成した波形信号を電力増幅部１０９に入力する。電力増幅部１０９には、波形生成部１０８から波形信号が入力され、適応変調制御部１０６から制御信号が入力される。電力増幅部１０９は、適応変調制御部１０６から入力された制御信号に示される送信電力を、波形生成部１０８から入力された波形信号に与え、出力する。
【０１１４】
無線部１０４は、電力増幅部１０９から入力された送信信号を無線周波数帯へとアップコンバートし、無線伝搬路へと出力する。
【０１１５】
次に、無線受信装置４００について説明する。無線受信装置４００は、無線送信装置３００から出力された信号を受信する。受信した信号は無線部２０１に入力される。無線部２０１は、受信信号をダウンコンバートし、ダウンコンバート後の受信信号を復調部２０２および信号点配置検出部２０６に入力する。
【０１１６】
信号点配置検出部２０６は、入力された受信信号において情報信号に施されている変調方式の信号点配置を検出する。受信した信号のフレーム構成は、図１０に示すとおりであるので、信号点配置検出部２０６は、図１０に示すフレーム構成のうち、信号点配置通知信号から情報信号に施されている変調方式の信号点配置を検出する。信号点配置検出部２０６は、検出した信号点配置を示した制御情報を復調部２０２に出力する。
【０１１７】
復調部２０２には、無線部２０１から受信信号が入力され、信号点配置検出部２０６から信号点配置を示す制御情報が入力される。復調部２０２は、入力された信号点配置を示した制御情報に従い、候補信号点を生成する。復調部２０２は、前記生成した候補信号点を用いてデマップを行う。
【０１１８】
以降、復調部２０２、デインタリーブ部２０３、インタリーブ部２０４、誤り訂正復号部２０５における処理は、第１の実施の形態にて説明した無線受信装置２００と同様である。以上、第５の実施の形態の無線送信装置３００および無線通信システム５について説明した。
【０１１９】
本実施の形態では、無線受信装置４００が処理可能な変調方式を示す情報を受信品質通知情報と共に無線送信装置３００に送信し、無線送信装置３００の適応変調制御部１０６は、変調方式を示す情報に基づいて変調方式を選択する。これにより、無線送信装置３００は、無線受信装置４００が、仮想の同心円上に信号点が配置されたマッピングパターンを用いたＡＰＳＫ変調を処理可能な場合には、そのＡＰＳＫ変調を用いてＰＡＰＲを低減できる。また、無線受信装置４００がＱＡＭ変調のみ処理可能な場合には、ＱＡＭ変調を用いることにより、無線受信装置４００と通信可能となる。
【０１２０】
本実施の形態では、第１の実施の形態のＡＰＳＫ変調方式と変調方式の選択制御とを組み合わせた構成について説明したが、他の実施の形態にて説明したＡＰＳＫ変調方式と変調方式の選択制御を組み合わせることも可能である。
【０１２１】
例えば、第２の実施の形態にて説明したＡＰＳＫ変調方式と組み合わせた場合、無線送信装置３００は、第２の実施の形態にて説明したマッピングパターンにおいて、外リングＲ２の信号点の位相を変更することができる。従って、内リングＲ１と外リングＲ２の信号点に位相差βを設けることにより、外リングＲ２の振幅成分を小さくして、ＰＡＰＲを低減でき、送信電力をさらに大きくできる。以下、この点について説明する。
【０１２２】
図１１は、電力増幅装置の入力電力と出力電力の関係を示す模式図である。図１１に示すように、電力増幅装置には、入力電力に対して線形の出力電力が得られる区間がある。説明の便宜上、入力電力に対して線形の出力電力が得られる区間を「無歪み動作範囲」と呼ぶ。電力増幅部１０９は、無線送信装置３００の電力増幅部１０９への入力信号の動作範囲が、無歪み動作範囲内でなければ、出力信号波形が歪んでしまう。無線送信装置３００は、出力信号波形が歪んでしまうと、帯域外放射が発生するため、他の通信システムに対して干渉を与えることになる。従って、不要な帯域外放射をなくすために、電力増幅部１０９は、無歪み動作範囲内で動作しなければならない。
【０１２３】
ＰＡＰＲが大きい信号とは、信号の平均電力に対して動作範囲が大きい信号である。従って、ＰＡＰＲが大きい信号は、無歪み動作範囲内で動作させるために、駆動点（入力信号の平均値）を小さくする必要がある。これに対し、ＰＡＰＲが小さい信号は、信号の動作範囲が小さいために、無歪み動作範囲内での駆動点を大きくできる。よって、ＰＡＰＲの小さい信号は、同一電力増幅装置を用いる場合にＰＡＰＲが大きい信号よりも駆動点を大きくできるために平均送信電力を大きくできる。
【０１２４】
従って、第２の実施の形態にて説明したＡＰＳＫ変調方式と変調方式の選択制御とを組み合わせた構成では、内外リングＲ２上の信号点に位相差βを設け、外リングの信号点の振幅成分を小さくすることで、ＰＡＰＲをさらに低減することができる。このため、ＡＰＳＫ変調方式を用いて情報ビットを送信する際には、送信電力を大きくでき、無線受信装置４００における受信特性を改善することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
以上説明したように、本発明によれば、ＰＡＰＲの値を低減して送信電力を高め、変調信号の受信特性を向上させることができるというすぐれた効果を有し、符号化変調方式を用いた無線送信装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】第１の実施の形態の無線通信システムの構成を示す図
【図２】（ａ）第１の実施の形態のＡＰＳＫ変調の信号点配置を示す図（ｂ）従来のＱＡＭ変調の信号点配置を示す図
【図３】（ａ）第１の実施の形態のＡＰＳＫ変調のマッピングパターンを示す図（ｂ）反復デマップ時の１ビット目に対する信号点の組み合わせを示す図（ｃ）反復デマップ時の２ビット目に対する信号点の組み合わせを示す図（ｄ）反復デマップ時の３ビット目に対する信号点の組み合わせを示す図（ｅ）反復デマップ時の４ビット目に対する信号点の組み合わせを示す図
【図４】第２の実施の形態のＡＰＳＫ変調の信号点配置を示す図
【図５】（ａ）第２の実施の形態のＡＰＳＫ変調のマッピングパターンの構成を説明する図（ｂ）第２の実施の形態のＡＰＳＫ変調のマッピングパターンの構成を説明する図
【図６】（ａ）第２の実施の形態のＡＰＳＫ変調のマッピングパターンを示す図（ｂ）反復デマップ時の１ビット目に対する信号点の組み合わせを示す図（ｃ）反復デマップ時の２ビット目に対する信号点の組み合わせを示す図（ｄ）反復デマップ時の３ビット目に対する信号点の組み合わせを示す図（ｅ）反復デマップ時の４ビット目に対する信号点の組み合わせを示す図
【図７】（ａ）第３の実施の形態のＡＰＳＫ変調のマッピングパターンを示す図（ｂ）１ビット目に対する反復デマップ時の信号点の組み合わせを示す図（ｃ）２ビット目に対する反復デマップ時の信号点の組み合わせを示す図（ｄ）３ビット目に対する反復デマップ時の信号点の組み合わせを示す図（ｅ）４ビット目に対する反復デマップ時の信号点の組み合わせを示す図
【図８】（ａ）第４の実施の形態のＡＰＳＫ変調のマッピングパターンを示す図（ｂ）第４の実施の形態のＡＰＳＫ変調のマッピングパターンの別の例を示す図（ｃ）第４の実施の形態のＡＰＳＫ変調のマッピングパターンの別の例を示す図
【図９】第５の実施の形態の無線通信システムの構成を示す図
【図１０】フレーム構成部にて生成されるフレームの構成を示す図
【図１１】電力増幅装置の入力電力と出力電力の関係を示す模式図
【図１２】従来の無線通信システムの構成を示す図
【図１３】（ａ）従来のＧｒａｙマッピングパターンによる１６ＱＡＭ変調方式のマッピングパターンを示す図（ｂ）従来のＭＰＳＬマッピングパターンによる１６ＱＡＭ変調方式のマッピングパターンを示す図
【符号の説明】
【０１２７】
１，５  無線通信システム
１００  無線送信装置
１０１  誤り訂正符号化部
１０２  インタリーブ部
１０３  ＡＰＳＫ変調部
１０４  無線部
１０５  ＱＡＭ変調部
１０６  適応変調制御部
１０７  フレーム構成部
１０８  波形生成部
１０９  電力増幅部
１１０  変調方式選択部
２００  無線受信装置
２０１  無線部
２０２  復調部
２０３  デインタリーブ部
２０４  インタリーブ部
２０５  誤り訂正復号部
２０６  信号点配置検出部
２０７  受信品質測定部
【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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【図１３】
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