DE10237521A1 - Modulationsvorrichtung, Demodulationsvorrichtung, Kommunikationssystem unter Verwendung derselben, Programm und Verfahren zur Durchführung von Modulation und Demodulation - Google Patents

Modulationsvorrichtung, Demodulationsvorrichtung, Kommunikationssystem unter Verwendung derselben, Programm und Verfahren zur Durchführung von Modulation und Demodulation

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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/32—Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
    • H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
    • H04L27/3405—Modifications of the signal space to increase the efficiency of transmission, e.g. reduction of the bit error rate, bandwidth, or average power

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Abstract

Ein QAM-Modulationssystem kann eine Mehrstufen-Zahl auf ungefähr 2·(p+0,25)· (p ist eine ganze Zahl gleich oder größer als 3) oder 2·(p+q/n·) setzen. Ein Eingangsdatensignal von 4p + 1 Bit wird in vier Signale von p + 1 Bit konvertiert, wobei eine vorbestimmte Beziehung zwischen dem Eingangsdatensignal und den konvertierten Signalen besteht. Die vier konvertierten Signale werden jeweils einer von vier Phasenebenen zugeordnet. Die vier Signale werden zeitmultiplexiert und mehrstufig moduliert. Dadurch wird es möglich, die Mehrstufen-Zahl auf ungefähr 2·(p+0,25)· zu setzen.

Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik für mehrstufige (mit mehreren Werten versehene) Modulation und Demodulation und insbesondere eine Mehrstufen-Modulationsvorrichtung, bei der die Übertragung von Daten einer Mehrzahl von Modulationssymbolen zugeordnet wird, eine Mehrstufen-Demodulationsvorrichtung, ein Kommunikationssystem unter Verwendung der Modulations- und Demodulationsvorrichtung, ein Programm und ein Verfahren zur Durchführung der Modulation und Demodulation.
    • Beschreibung des Standes der Technik
  • Insbesondere bei digitaler Mikrowellenkommunikation usw. hat man bisher weit und breit ein Mehrstufen-Modulationssystem wie z. B. 2nQAM (n ist eine natürliche Zahl) verwendet, z. B. 4QAM (Quadratamplitudenmodulation), 16QAM, 32QAM, 64QAM, 126QAM, 256QAM und dergleichen. Das Modulationssystem wird wegen seiner einfachen Schaltungsanordnung allgemein verwendet. Heutzutage wird nachdrücklich wirksame Frequenzausnutzung und Übertragung der elektrischen Leistung verlangt. Mit anderen Worten, es besteht die Notwendigkeit, ein für eine digitale Mikrowellen-Kommunikationslinie verwendetes Frequenzband so schmal wie möglich zu halten, um die erforderliche Datenübertragungskapazität wirksam zu realisieren. Dieses Erfordernis kommt auf, um die Situation zu verbessern, dass zum Beispiel das 32QAM-System verwendet wird, weil das 16QAM-System der erforderlichen Datenübertragungskapazität nicht genügen kann, dass aber das 32QAM-System eine zu große Datenübertragungskapazität hat, das heißt, das Frequenzband wird unnötig belegt.
  • Als Gegenmaßnahme gegen das Erfordernis wurde in der japanischen Patentanmeldung Offenlegungs-Nr. HEI04-196945 ein "mit mehreren Werten versehenes Modulations- und Demodulations-Kommunikationsverfahren und -System" vorgeschlagen. In dieser Anmeldung wird eine allgemeine Konfiguration vorgeschlagen, in der ein Teil eingegebene Daten zwei oder mehr Modulationssymbolen (Phasenebenen) zugeordnet wird.
  • Im Stand der Technik ist jedoch nur eine allgemeine Konfiguration gezeigt, und es ist nicht konkret offenbart, wie eingegebene Signalstrings den mehrfachen Modulationssymbolen zuzuordnen sind.
    • KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist daher die erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Probleme im Stand der Technik zu beseitigen und eine Mehrstufen-Modulationsvorrichtung und -Demodulationsvorrichtung, mit denen eine Modulationsfrequenz flexibler festgesetzt werden kann, ein Kommunikationssystem unter Verwendung derselben, ein Programm und ein Verfahren zur Durchführung der Mehrstufen-Modulation und -Demodulation bereitzustellen.
  • Weiterhin ist es die zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mehrstufen- Modulationsvorrichtung und -Demodulationsvorrichtung, mit denen eine Frequenz wirksam ausgenutzt und eine 2(n-0,75)QAM (= 2(n-1)+0,25)QAM) mit einem erforderlichen Rauschabstand (Signal-Rausch-Verhältnis) kleiner als derjenige des 2nQAM-Systems realisiert werden kann, ein Kommunikationssystem unter Verwendung derselben, ein Programm und ein Verfahren zur Durchführung der Modulation und Demodulation bereitzustellen.
  • Und noch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Mehrstufen-Modulation für wirksame Frequenzausnutzung und Realisierung einer 2(p+q/n)QAM (p und n sind beliebige positive ganze Zahlen, und q ist eine positive ganze Zahl kleiner als n) mit einem erforderlichen Rauschabstand kleiner als derjenige des 2(p+1)QAM- Systems, eine Mehrstufen-Modulationsvorrichtung und -Demodulationsvorrichtung und ein Programm dafür bereitzustellen.
  • Zur Lösung der Aufgaben wandelt eine Mehrstufen-Modulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Eingangsdatensignal von 4p+1 Bit in vier Signale um, die jeweils p+1 Bit haben, ordnet die vier Signale vier unabhängigen Phasenebenen zu, zeitmultiplexiert die vier Phasenebenen (Signale) als eine Kombination und moduliert das Signal zur Übertragung mehrstufig. An dieser Stelle wird durch Aufstellung einer vorbestimmten Regel, Koordinatenpunkte einem Paar der vier Phasenebenen zuzuordnen, die Konfiguration realisiert, in der p+0,25 Bit einem Modulationssymbol zugeordnet sind.
  • Die vorliegende Erfindung soll eine wirksame Frequenzausnutzung und 2(p+q/n)QAM mit einem niedrigeren Rauschabstand als das 2(p+1)QAM-System realisieren. Gemäß einem Verfahren zur Mehrstufen-Modulation der vorliegenden Erfindung wird n auf eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 gesetzt, wird m auf eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 gesetzt, wird p auf eine beliebige positive ganze Zahl gesetzt, wird q auf eine beliebige positive ganze Zahl kleiner als n gesetzt, wird M auf eine ganze Zahl gesetzt, die nicht notwendigerweise 2 hoch eine natürliche Zahl ist, über und ungefähr gleich 2(p+q/n), und wird ein 2(np+q)-Binärsignal n Phasenebenen zugeordnet. M zeigt Signalpunkte in der ersten Phasenebene an und ist in m Teile unterteilt, nämlich M11, M12, M13, . . ., M1m. M, M11, M12, M13, . . . M1m sind ganze Zahlen und so festgesetzt, dass der folgende Ausdruck erfüllt ist.
    M = M11 + M12 + M13 + . . . +M1m
    Eine i-te Phasenebene wird mit (n-1) Teilen Signalpunkte Mij (i = 2, 3, . . . n, j = 1, 2, 3, . . ., m) versehen, die jeweils einem der geteilten M11, M12, M13, . . ., M1m in der ersten Phasenebene entsprechen. Mij (i = 1, 2, 3, . . . n, j = 1, 2, 3, . . ., m) ist eine ganze Zahl kleiner als M. Dementsprechend ist der folgende Ausdruck erfüllt.
    N = M11 × M21 × M31 × . . . × Mn1,
    + M12 × M22 × M32 × . . . × Mn2,
    + M13 × M23 × M33 × . . . × Mn2,
    + . . .
    + M1m × M2m × M3m × . . . × Mnm
    = 2(np+q).
  • Übrigens kann N größer als 2(np+q) sein.
  • Folglich wird ein Signal von insgesamt 2(np+q) Werten unter Verwendung der n Phasenebenen übertragen, und zwar wird ein Signal von 2(p+q/n) Werten im Mittel mit einer Phasenebene übertragen. Mit anderen Worten werden (p+q/n) Bit pro Modulationssymbol äquivalent zugeordnet.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen:
  • Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Mehrstufen-Modulationsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Mehrstufen-Demodulationsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
  • Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm, das die Signalumwandlung in jedem Teil der Mehrstufen- Modulationsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
  • Fig. 4 ist eine erläuternde Tabelle, die eine Konfiguration einer Datenkonvertierungstabelle zeigt, die von ersten und zweiten Datenkonvertierungsschaltungen in der Mehrstufen-Modulationsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird;
  • Fig. 5 ist ein erläuterndes Diagramm, das mögliche Koordinatenpunkte zeigt, die jedes Modulationssymbol auf den Phasenebenen für ein in der ersten Ausführungsform verwendetes Mehrstufen-Modulationssignal annimmt;
  • Fig. 6 ist eine Tabelle, die ein konkretes Beispiel für Parameter zeigt, die zur Konfigurierung von QAM-Systemen gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
  • Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Mehrstufen-Modulationsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Mehrstufen-Demodulationsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • Fig. 9 ist ein Beispiel eines Flussdiagramms, das das Programmverhalten zeigt, das von einem Computer vollzogen wird, der in einer Mehrstufen-Modulations-Steuereinrichtung in der Mehrstufen-Modulationsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist;
  • Fig. 10 ist ein Beispiel eines Flussdiagramms, das das Programmverhalten zeigt, das von einem Computer vollzogen wird, der in einer Mehrstufen-Demodulations-Steuereinrichtung in der Mehrstufen-Demodulationsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist;
  • Fig. 11 ist ein erläuterndes Diagramm, das mögliche Koordinatenpunkte in der Konstellation für ein in einer weiteren Ausführungsform verwendetes Mehrstufen-Modulationssignal zeigt;
  • Fig. 12 ist ein Diagramm zur Erläuterung von Zwischen-Mehrstufenübertragung im Vergleich mit 2nQAM gemäß der Ausführungsform; und
  • Fig. 13 ist ein Diagramm, das ein konkretes Beispiel von Parametern zeigt, die zur Konfigurierung von QAM-Systemen gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
    • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail erläutert.
  • In Übereinstimmung mit einem Mehrstufen-Modulationssystem der vorliegenden Erfindung wird p zum Beispiel auf eine ganze Zahl gleich oder größer als 3 gesetzt, und ein Eingangsdatensignal von 4p+1 Bit (Strings) wird vier Modulationssymbolen zugeordnet. Bei dem ersten Modulationssymbol werden insgesamt (5/4) × 2p Signalpunkte verwendet. Wenn das erste Modulationssymbol einen der vorbestimmten Signalpunkte 1 bis 4 × 2(p-3) annimmt, verwenden die jeweiligen zweiten bis vierten Modulationssymbole einen von (5/4) × 2p Signalpunkten, der im Voraus entsprechend dem eingegebenen Signal festgesetzt wird. Wenn das erste Modulationssymbol einen der Signalpunkte 1 + 4 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) annimmt, verwenden die jeweiligen zweiten bis vierten Modulationssymbole einen von (5/4) × 2p Signalpunkten, einen von (5/4) × 2p Signalpunkten und einen von 2p Signalpunkten, von denen jeder im Voraus entsprechend dem eingegebenen Signal festgesetzt wird. Wenn das erste Modulationssymbol einen der Signalpunkte 1 + 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) annimmt, verwenden die jeweiligen zweiten bis vierten Modulationssymbole einen von (5/4) × 2p Signalpunkten, einen von 2p Signalpunkten und einen von 2p Signalpunkten, von denen jeder im Voraus entsprechend dem eingegebenen Signal festgesetzt wird. Wenn das erste Modulationssymbol einen der Signalpunkte 1 + 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) + 2(p-3) annimmt, verwenden die jeweiligen zweiten bis vierten Modulationssymbole einen von 2p Signalpunkten, der im Voraus entsprechend dem eingegebenen Signal festgesetzt wird. Bei dem Modulationssystem der vorliegenden Erfindung ist der folgende Ausdruck (1) erfüllt, wenn p auf eine ganze Zahl gleich oder größer als 3 gesetzt wird.

    2(4p+1) = {(5/4) × 2p} × {(5/4) × 2p} × {(5/4) × 2p} × {4 × 2(p-3)} + {(5/4) × 2p} × {(5/4) × 2p} × {2p} × {3 × 2(p-3)} + {(5/4) × 2p} × {2p} × {2p} × {2 × 2(p-3)} + {2p} × {2p} × {2p} × {1 × 2(p-3)} (1)
  • Der erste Term auf der rechten Seite von Ausdruck (1) zeigt an, dass (5/4) × 2pQAM (Quadratamplitudenmodulation) an jeweiligen zweiten, dritten und vierten Signalen durchgeführt wird, wenn einer der 4 × 2(p-3) Signalpunkte in der ersten Phasenebene für ein erstes Signal verwendet wird. Der zweite Term darin zeigt an, dass (5/4) × 2pQAM, (5/4) × 2pQAM und 2pQAM an den jeweiligen zweiten, dritten und vierten Signalen durchgeführt werden, wenn einer der 3 × 2(p-3) Signalpunkte in der ersten Phasenebene für das erste Signal verwendet wird. Der dritte Term darin zeigt an, dass (5/4) × 2pQAM, 2pQAM und 2pQAM an den jeweiligen zweiten, dritten und vierten Signalen durchgeführt werden, wenn einer der 2 × 2(p-3) Signalpunkte in der ersten Phasenebene für das erste Signal verwendet wird. Der vierte Term darin zeigt an, dass 2pQAM an den jeweiligen zweiten, dritten und vierten Signalen durchgeführt wird, wenn einer der 1 × 2(p-3) Signalpunkte in der ersten Phasenebene für das erste Signal verwendet wird. Selbstverständlich ist die Summe der Signalpunkte, die in dem ersten Symbol angenommen werden können, gleich (5/4) × 2p. Das heißt, pro Modulationssymbol werden p+0,25 Bit zugeordnet. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher ein QAM-Verfahren realisiert werden, bei dem die Mehrstufen-Zahl auf ungefähr 2(p+0,25) festgesetzt ist.
  • Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Mehrstufen-Modulationsvorrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Mehrstufen- Modulationsvorrichtung 100 enthält einen Eingangsanschluss 1, eine Datenstringzahl- Konvertierungsschaltung 2, eine erste Datenkonvertierungsschaltung 3, eine zweite Datenkonvertierungsschaltung 4, eine Parallel/Seriell-Konvertierungsschaltung 5, einen Mehrstufen-Modulator 6 und einen Ausgangsanschluss 7.
  • Die erste Datenkonvertierungsschaltung 3 und die zweite Datenkonvertierungsschaltung 4 konvertieren ein Eingangsdatensignal 21 von 4p+1 Bit, das von der Datenstringzahl-Konvertierungsschaltung 2 ausgegeben wird. Die erste Datenkonvertierungsschaltung 3 gibt in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangsdatensignals 21 ein Signal von p+1 Bit aus, das (5/4) × 2p verschiedene Werte anzeigt. Als Antwort auf das von der ersten Datenkonvertierungsschaltung 3 ausgegebene Signal gibt die zweite Datenkonvertierungsschaltung 4 in Bezug auf den Wert des Eingangsdatensignals 21 vier konvertierte Signale (Ausgangssignale) 41 bis 44 aus, die jeweils p+1 Bit haben. Wenn die erste Datenkonvertierungsschaltung 3 einen der Werte 1 bis 4 × 2(p-3) ausgibt, legt die zweite Datenkonvertierungsschaltung 4 den Wert als das erste Ausgangssignal fest und gibt die zweiten, dritten und vierten Ausgangssignale aus, die jeweils einen vorbestimmten Wert der (5/4) × 2p verschiedenen Werte anzeigen. Wenn die Konvertierungsschaltung 3 einen der Werte 1 + 4 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) ausgibt, legt die Konvertierungsschaltung 4 den Wert als das erste Ausgangssignal fest und gibt die zweiten, dritten und vierten Ausgangssignale aus, die jeweils einen vorbestimmten Wert der (5/4) × 2p verschiedenen Werte, einen der (5/4) × 2p verschiedenen Werte und einen der 2p verschiedenen Werte anzeigen. Wenn die Konvertierungsschaltung 3 einen der Werte 1 + 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) ausgibt, legt die Konvertierungsschaltung 4 den Wert als das erste Ausgangssignal fest und gibt die zweiten, dritten und vierten Ausgangssignale aus, die jeweils einen vorbestimmten Wert der (5/4) × 2p verschiedenen Werte, einen der 2p verschiedenen Werte und einen der 2p verschiedenen Werte anzeigen. Wenn die Konvertierungsschaltung 3 einen der Werte 1 + 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) + 2(p-3) ausgibt, legt die Konvertierungsschaltung 4 den Wert als das erste Ausgangssignal fest und gibt die zweiten, dritten und vierten Ausgangssignale aus, die jeweils einen vorbestimmten Wert der 2p verschiedenen Werte anzeigen.
  • Die Parallel/Seriell-Konvertierungsschaltung 5 lädt die Ausgangssignale 41 bis 44 aus der zweiten Datenkonvertierungsschaltung 4 und zeitmultiplexiert die Signale 41 bis 44, um ein Multiplexsignal 51 von p+1 Bit auszugeben. Der Mehrstufen-Modulator 6 führt eine Mehrstufen-Modulation am Multiplexsignal 51 durch und gibt es an den Ausgangsanschluss 7 aus.
  • Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Mehrstufen-Demodulationsvorrichtung 200 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Mehrstufen-Demodulationsvorrichtung 200 enthält einen Eingangsanschluss 11, einen Mehrstufen-Demodulator 12, eine Seriell/Parallel-Konvertierungsschaltung 13, eine Datenrückkonvertierungsschaltung 14 und einen Ausgangsanschluss 15.
  • Der Mehrstufen-Demodulator 12 demoduliert ein über den Eingangsanschluss 11 eingegebenes Kommunikationssignal, um ein empfangenes und demoduliertes Datenstringsignal 121 von p+1 Bit auszugeben. Die Seriell/Parallel-Konvertierungsschaltung 13 zeitdemultiplexiert das empfangene und demodulierte Datenstringsignal 121, das zeitmultiplexiert wurde, um erste bis vierte demodulierte Datenstringsignale 131 bis 134 auszugeben, die jeweils p+1 Bit haben. Die Datenrückkonvertierungsschaltung 14 lädt die Signale 131 bis 134, um ein demoduliertes Datensignal 141 von 4p+1 Bit auszugeben. Wenn das erste demodulierte Datenstringsignal 131 auf einem der Werte von 1 bis 4 × 2(p-3) steht, empfängt die Datenrückkonvertierungsschaltung 14 die zweiten bis vierten demodulierten Datenstringsignale 132 bis 134, die jeweils einen der (5/4) × 2p verschiedenen Werte anzeigen. Wenn das erste Signal 131 auf einem der Werte von 1 + 4 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) Steht, empfängt die Konvertierungsschaltung 14 die zweiten bis vierten Signale 132 bis 134, die jeweils einen vorbestimmten Wert der (5/4) × 2p verschiedenen Werte, einen der (5/4) × 2p verschiedenen Werte und einen der 2p verschiedenen Werte anzeigen. Wenn das erste Signal 131 auf einem der Werte von 1 + 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) steht, empfängt die Konvertierungsschaltung 14 die zweiten bis vierten Signale 132 bis 134, die jeweils einen vorbestimmten Wert der (5/4) × 2p verschiedenen Werte, einen der 2p verschiedenen Werte und einen der 2p verschiedenen Werte anzeigen. Wenn das erste Signal 131 auf einem der Werte von 1 + 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) + 2(p-3) steht, empfängt die Konvertierungsschaltung 14 die zweiten bis vierten Signale 132 bis 134, die jeweils einen vorbestimmten Wert der 2p verschiedenen Werte anzeigen. Nachfolgend erzeugt die Konvertierungsschaltung 14 auf Basis der Werte, die jeweils durch die ersten bis vierten demodulierten Datenstringsignale 131 bis 134 angezeigt werden, vorbestimmte demodulierte Datenwerte, um ein demoduliertes Datensignal von 4p+1 Bit auszugeben, das die demodulierten Datenwerte anzeigt.
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Erläuterung des Betriebs der Mehrstufen-Modulationsvorrichtung 100 und -Demodulationsvorrichtung 200 gegeben, die in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
  • Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm, das die Signalumwandlung in jedem Teil (Schaltung) in der Mehrstufen-Modulationsvorrichtung 100 zeigt, die in der ersten Ausführungsform verwendet wird. In Fig. 3 zeigt (1) das Eingangsdatensignal 21 an. Die Horizontalachse ist eine Zeitachse und zeigt an, dass das Eingangsdatensignal 21 seinen Impuls in regelmäßigen Zeitintervallen umwandelt. (2)A, (2)B, (2)C bzw. (2)D zeigen die ersten bis vierten Ausgangssignale 41 bis 44 an, die von der in Fig. 1 gezeigten zweiten Datenkonvertierungsschaltung 4 ausgegeben werden. (3) zeigt das multiplexierte Signal 51 an, das von der in Fig. 1 gezeigten Parallel/Seriell-Konvertierungsschaltung 5 ausgegeben wird. Zusätzlich zeigt (3) einen Zustand, in dem die Signale (2)A, (2)B, (2)C und (2)D zeitmultiplexiert sind, dass heißt, die Signale (2)A, (2)B, (2)C und (2)D werden geteilt und während der Perioden A, B, C bzw. D ausgegeben, wie in (3) in Fig. 3 gezeigt.
  • Fig. 4 zeigt eine Entsprechung zwischen möglichen Werten, die durch das Eingangsdatensignal 21 (das ein Binärsignal ist) von 4p+1 Bit angezeigt werden (die in Fig. 4 gezeigte Spalte "Eingangssignalzahlen"), und Werten, die durch das an den Ausgangsanschluss 7 ausgegebene Signal angezeigt werden (die in Fig. 4 gezeigte Spalte "mögliche Signalpunkte, die bei den Modulationssymbolen angenommen werden"), zum Beispiel, wenn p = 4, nämlich wenn das Eingangsdatensignal 21 aus 17 Strings einer 17-Bit-Konfiguration besteht.
  • Unter Bezugnahme auf Fig. 4 nimmt das erste Modulationssymbol unter den vier Modulationssymbolen Werte von 1 bis 20 an. Wenn das erste Modulationssymbol einen der Werte von 1 bis 8 annimmt, nehmen die zweiten bis vierten Modulationssymbole jeweils einen der Werte von 1 bis 20 an. Wenn das erste Modulationssymbol einen der Werte von 9 bis 14 annimmt, nehmen die zweiten, dritten und vierten Modulationssymbole jeweils einen der Werte von 1 bis 20,1 bis 20 und 1 bis 16 an. Wenn das erste Modulationssymbol einen der Werte von 15 bis 18 annimmt, nehmen die zweiten, dritten und vierten Modulationssymbole jeweils einen der Werte von 1 bis 20,1 bis 16 und 1 bis 16 an. Wenn das erste Modulationssymbol einen der Werte 19 oder 20 annimmt, nehmen die zweiten bis vierten Modulationssymbole jeweils einen der Werte von 1 bis 16 an.
  • Der folgende Ausdruck (2) führt Signalvarianten auf, die an dieser Stelle durch die vier Modulationssymbole dargestellt werden können.

    8 × 20 × 20 × 20 + 6 × 20 × 20 × 16 + 4 × 20 × 16 × 16 + 2 × 16 × 16 × 16 = 131 072 (= 217) (2)
  • Im obigen Ausdruck (2) zeigt die "8" im ersten Term "8 × 20 × 20 × 20" an, dass das erste Modulationssymbol einen der Werte von 1 bis 8 annimmt, und "20 × 20 × 20" darin zeigt an, dass die zweiten bis vierten Modulationssymbole in Übereinstimmung mit dem vom ersten Modulationssymbol angenommenen Wert jeweils einen der Werte von 1 bis 20 annehmen. Die "6" im zweiten Term "6 × 20 × 20 × 16" zeigt an, dass das erste Modulationssymbol einen der Werte von 9 bis 14 annimmt, und "20 × 20 × 16" darin zeigt an, dass die zweiten, dritten und vierten Modulationssymbole in Übereinstimmung mit dem vom ersten Modulationssymbol angenommenen Wert jeweils einen der Werte von 1 bis 20, 1 bis 20 und 1 bis 16 annehmen. Die "4" im dritten Term "4 × 20 × 16 × 16" zeigt an, dass das erste Modulationssymbol einen der Werte von 15 bis 18 annimmt, und "20 × 16 × 16" darin zeigt an, dass die zweiten, dritten und vierten Modulationssymbole in Übereinstimmung mit dem vom ersten Modulationssymbol angenommenen Wert jeweils einen der Werte von 1 bis 20, 1 bis 16 und 1 bis 16 annehmen. Die "2" im vierten Term "2 × 16 × 16 × 16" zeigt an, dass das erste Modulationssymbol einen der Werte 19 oder 20 annimmt, und "16 × 16 × 16" darin zeigt an, dass die zweiten bis vierten Modulationssymbole in Übereinstimmung mit dem vom ersten Modulationssymbol angenommenen Wert jeweils einen der Werte von 1 bis 16 annehmen.
  • Auf diese Weise kann die Entsprechung zwischen dem Eingangsdatensignal und dem von den jeweiligen ersten bis vierten Modulationssymbolen angenommenen Wert (Signalpunkt) eindeutig festgesetzt werden. Dadurch können die ersten und zweiten Datenkonvertierungsschaltungen die Konvertierung zum Beispiel unter Bezugnahme auf eine vorbestimmte Datentabelle realisieren, die in einer ROM(Nur-Lese-Speicher)- Vorrichtung usw. gespeichert werden kann. Übrigens zeigt Fig. 4 zwar einen Fall, in dem p = 4, die vorliegende Erfindung ist aber auch auf einen Fall anwendbar, in dem p auf eine ganze Zahl gleich oder größer als 3 gesetzt ist.
  • Fig. 5 ist ein Signaldiagramm, das mögliche Signalpunkte zeigt, die von den ersten bis vierten Modulationssymbolen für das vom Mehrstufen-Modulator 6 ausgegebene modulierte Signal angenommen werden, genannt Konstellationen auf Phasenebenen. In Fig. 5 sind mögliche Koordinatenpunkte, die von den ersten bis vierten Modulationssymbolen angenommen werden, mit Schwarz gezeigt. Die vier Teile von oben in Fig. 5 entsprechen jeweils einem der ersten bis vierten Terme von Ausdruck (2). Mit anderen Worten, in dem Teil "8 Punkte des ersten Modulationssymbols" sind mögliche Koordinatenpunkte, die von den ersten bis vierten Modulationssymbolen angenommen werden, auf den vier jeweiligen Konstellationen von links, die dem ersten Term der linken Seite von Ausdruck (2) entsprechen, mit Schwarz markiert. Auf die gleiche Weise sind in dem Teil "6 Punkte des ersten Modulationssymbols" mögliche Koordinatenpunkte, die von den ersten bis vierten Modulationssymbolen angenommen werden, auf den jeweiligen Konstellationen von links, die dem zweiten Term davon entsprechen, mit Schwarz markiert. In dem Teil "4 Punkte des ersten Modulationssymbols" sind mögliche Koordinatenpunkte, die von den ersten bis vierten Modulationssymbolen angenommen werden, auf den jeweiligen Konstellationen von links, die dem dritten Term davon entsprechen, mit Schwarz markiert. In dem Teil "2 Punkte des ersten Modulationssymbols" sind mögliche Koordinatenpunkte, die von den ersten bis vierten Modulationssymbolen angenommen werden, auf den jeweiligen Konstellationen von links, die dem vierten Term davon entsprechen, mit Schwarz markiert.
  • Während in der obigen Ausführungsform die vorliegende Erfindung in einer allgemeinen Form offenbart wurde, die in dem Fall praktikabel ist, dass p auf eine ganze Zahl gleich oder größer als 3 gesetzt ist, sind in Fig. 6 konkrete Beispiele in dem Fall gezeigt, dass p = 3 bis 7 ist. Und zwar zeigt Fig. 6 Parameter zur Realisierung von 10QAM, 20QAM, 40QAM, 80QAM und 160QAM.
  • Fig. 6 zeigt Multistufen-Zahlen und deren Wiederholungszahl bei den ersten bis vierten Modulationssymbolen. Unter der Annahme, dass die Kommunikation bei der Übertragungsgeschwindigkeit 150 [MBit/s] mit einem Frequenzband hergestellt wird, in dem die Modulationsgeschwindigkeit (Symbolgeschwindigkeit) 36 [MSymbol/s] entspricht, wenn 32QAM für die Kommunikation verwendet wird, ist die Modulationsgeschwindigkeit 30,0 [MSymbol/s], was das Vorhandensein eines ungenutzten Teils des Frequenzbandes zur Folge hat. Wird jedoch 16QAM für die Kommunikation verwendet, ist die Modulationsgeschwindigkeit 37,5 [MSymbol/s], was zur Folge hat, dass das Frequenzband nicht ausreicht. Um das Problem zu lösen, kann die Modulationsgeschwindigkeit 35,3 [MSymbol/s] sichergestellt werden, wenn die in Fig. 6 gezeigte 20QAM verwendet wird, was wirksame Kommunikation mit optimaler Ausnutzung des Frequenzbandes ermöglicht.
  • Überdies, während die 32QAM ein Träger-Rausch-Verhältnis von 23,9 [dB] benötigt, um ein Codefehlerverhältnis von 106 zu realisieren, benötigt die 20QAM gemäß der vorliegenden Erfindung zu dem gleichen Zweck ein Träger-Rausch-Verhältnis von 22,1 [dB], wodurch Kommunikation mit der gleichen Qualität ermöglicht wird, selbst wenn die elektrische Sendeleistung um 1,8 [dB] (23,9 - 22,1 = 1,8 [dB]) vermindert wird. Daher kann die elektrische Leistung wirksam ausgenutzt werden.
  • Im Folgenden wird weiterhin eine Erläuterung eines Mehrstufen-Modulationsverfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.
  • Gemäß dieser Ausführungsform enthalten die Mehrstufen-Modulationsvorrichtung und die Mehrstufen-Demodulationsvorrichtung, die in der ersten Ausführungsform verwendet werden, weiterhin jeweils eine Steuereinrichtung. Weiterhin können die Mehrstufen- Modulationsvorrichtung und -Demodulationsvorrichtung ROM (oder ein anderes Aufzeichnungsmedium) enthalten, um jeweils Datenkonvertierungstabellen darin aufzustellen. Die in den ROMs gespeicherten Datenkonvertierungstabellen können mittels der Steuereinrichtung geändert werden. Indem die Datenkonvertierungstabellen in der Modulationsvorrichtung und Demodulationsvorrichtung entsprechend und beiderseitig geändert werden, kann die Beziehung zwischen einem Wert von auszutauschenden Daten und einem Kommunikationssignal (Koordinatenpunkte auf Konstellationen) beliebig geändert werden. Folglich wird es möglich, die Geheimhaltung von ausgetauschten Daten verlässlich zu wahren und die Zuverlässigkeit des Kommunikationssystems zu verbessern.
  • Unter Bezugnahme auf Fig. 7 enthält eine Mehrstufen-Modulationsvorrichtung 300 zusätzlich zu den Teilen (Schaltungen), die in der in Fig. 1 gezeigten Mehrstufen- Modulationsvorrichtung 100 enthalten sind, eine Mehrstufen-Modulations-Steuereinrichtung 8. In Fig. 1 und 7 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile. Die Mehrstufen-Modulations-Steuereinrichtung 8 steuert die erste Datenkonvertierungsschaltung 3 und die zweite Datenkonvertierungsschaltung 4 und ändert Informationen in den Datenkonvertierungstabellen (nicht gezeigt), die in den jeweiligen Schaltungen 3 und 4 gespeichert sind.
  • Unter Bezugnahme auf Fig. 8 enthält eine Mehrstufen-Demodulationsvorrichtung 400 zusätzlich zu den Teilen (Schaltungen), die in der in Fig. 2 gezeigten Mehrstufen- Demodulationsvorrichtung 200 enthalten sind, eine Mehrstufen-Demodulations-Steuereinrichtung 16. In Fig. 2 und 8 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile. Die Mehrstufen-Demodulations-Steuereinrichtung 16 steuert die Datenrückkonvertierungsschaltung 14 und ändert Informationen in einer Datenrückkonvertierungstabelle (nicht gezeigt), die in der Schaltung 14 gespeichert ist.
  • Übrigens kann die Mehrstufen-Modulations-Steuereinrichtung 8 die ersten und zweiten Datenkonvertierungsschaltungen 3 und 4 als Eingangs- und Ausgangsvorrichtungen davon enthalten und die Datenkonvertierungsfunktion, die von den Konvertierungsschaltungen 3 und 4 durchgeführt würde, mittels eines Computers durchführen, der die Steuereinrichtung 8 konfiguriert. In diesem Fall wird die Steuereinrichtung 8 mit einem Steuerprogramm zur Durchführung des Datenkonvertierungsprozesses im Namen der Schaltungen 3 und 4 versehen.
  • Fig. 9 ist ein Flussdiagramm, das das Programmverhalten zeigt, das von dem Computer vollzogen wird, der in der Mehrstufen-Demodulations-Steuereinrichtung 8 mit dieser Konfiguration enthalten ist. Zuerst lädt die Steuereinrichtung 8 das Eingangsdatensignal 21 (Schritt S1). Nachfolgend erzeugt die Steuereinrichtung 8 erste konvertierte Daten (Signal) entsprechend dem Wert des Signals 21 (Schritt S2). Danach erzeugt die Steuereinrichtung 8 zweite bis vierte konvertierte Daten (Schritt S3). Die Steuereinrichtung 8 kann die ersten bis vierten konvertierten Daten zum Beispiel unter Bezugnahme auf die in Fig. 4 gezeigte Datenkonvertierungstabelle erzeugen. Nachfolgend gibt die Steuereinrichtung 8 die ersten bis vierten konvertierten Daten sequentiell an die Parallel/Seriell-Konvertierungsschaltung 5 aus (Schritt S4). Übrigens, während Fig. 9 zwecks Einfachheit einen Fall zeigt, in dem ein Teil Eingangsdaten verarbeitet wird, werden Eingangsdatensignale sequentiell darin eingegeben, wie in dem in Fig. 3 gezeigten Ablaufdiagramm gezeigt. Dadurch führt der Computer in der Steuereinrichtung 8 die in Fig. 9 gezeigten Prozesse wiederholt durch, um die kontinuierlich eingegebenen Signale zu verarbeiten und die konvertierten Daten (Signale) sequentiell auszugeben.
  • Auf die gleiche Weise kann die Mehrstufen-Demodulations-Steuereinrichtung 16 die Datenrückkonvertierungsschaltung 14 als Eingangs- und Ausgangsvorrichtungen davon enthalten und die Datenrückkonvertierungsfunktion, die von der Konvertierungsschaltung 14 durchgeführt würde, mittels eines Computers durchführen, der die Steuereinrichtung 16 konfiguriert. In diesem Fall wird die Steuereinrichtung 8 mit einem Steuerprogramm zur Durchführung des Datenrückkonvertierungsprozesses im Namen der Schaltung 14 versehen.
  • Fig. 10 ist ein Flussdiagramm, das das Programmverhalten zeigt, das von dem Computer vollzogen wird, der in der Mehrstufen-Demodulations-Steuereinrichtung 16 mit dieser Konfiguration enthalten ist. Zuerst lädt die Steuereinrichtung 16 die ersten modulierten Daten (Schritt S11) und lädt die zweiten bis vierten demodulierten Daten (Schritt S12). Nachfolgend erzeugt die Steuereinrichtung 16 demodulierte Datenwerte entsprechend den ersten bis vierten demodulierten Daten (Schritt S13). Die Steuereinrichtung 16 kann die demodulierten Datenwerte unter Bezugnahme auf eine Datenkonvertierungstabelle erzeugen, zum Beispiel auf Basis der in Fig. 4 gezeigten Datenkonvertierungstabelle. Schließlich gibt die Steuereinrichtung 16 die demodulierten Datenwerte als ein demoduliertes Datensignal von 4p+1 Bit aus (Schritt S14). Übrigens, während Fig. 10 zwecks Einfachheit einen Fall zeigt, in dem ein Satz demodulierte Daten eingegeben und rückkonvertiert wird, ist klar, dass viele Sätze demodulierte Daten sequentiell darin eingegeben werden. Dabei führt der Computer in der Steuereinrichtung 16 die in Fig. 10 gezeigten Prozesse wiederholt durch, um die kontinuierlich eingegebenen Daten zu verarbeiten und die demodulierten Datensignale sequentiell auszugeben.
  • Übrigens, während Fig. 1 und 7 ein Konfigurationsbeispiel zeigen, in dem die ersten und zweiten Datenkonvertierungsschaltungen 3 und 4 unabhängig voneinander sind, können diese zwei Konvertierungsschaltungen mit einer Schaltung konfiguriert werden.
  • Weiterhin gibt zwar in den oben beschriebenen Ausführungsformen die in Fig. 1 gezeigte zweite Datenkonvertierungsschaltung 4 vier Teile Daten von p+1 Bit parallel aus, die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf diese Konfiguration beschränkt, und zwar können die Daten zur Übertragung multiplexiert werden. Auf die gleiche Weise gibt zwar die in Fig. 2 gezeigte Seriell/Parallel-Konvertierungsschaltung 13 vier Teile Daten von p+4 Bit parallel aus, die Daten können aber multiplexiert werden.
  • In dieser Ausführungsform gibt die Konvertierungsschaltung 4 die ersten bis vierten konvertierten Daten in Übereinstimmung mit der Beziehung zwischen dem Eingangsdatensignal und den konvertierten Daten (Modulationssymbolen) aus, wie zum Beispiel in Fig. 4 gezeigt. Und zwar lädt die Konvertierungsschaltung 4 das Eingangssignal, das einen der 2(4p+1) verschiedenen Werte anzeigt, zum Beispiel einen der Werte von 1 bis 2(4p+1) (p = 4 in dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel), und gibt vier konvertierte Daten aus. Das Eingangsdatensignal wird in Übereinstimmung mit seinem Wert in eine von vier vorbestimmten Gruppen eingestuft, die jeweils ungleiche Parameter haben (wenn p = 4, bestehen die vier Gruppen aus einer Gruppe von 1 bis 64 000, einer Gruppe von 64 001 bis 102 400, einer Gruppe von 102 401 bis 122 880 und einer Gruppe von 122 881 bis 131 072, wie in Fig. 4 gezeigt).
  • Wenn der Wert des Eingangssignals zu der ersten Gruppe gehört (wenn p = 4 und das Eingangssignal einen der Eingangssignalwerte von 1 bis 64 000 anzeigt), zeigen die ersten konvertierten Daten (das erste Modulationssymbol) in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangssignals einen der Werte von 1 bis 4 × 2(p-3) an (wenn p = 4, einen der Werte von 1 bis 8). In diesem Fall zeigen die zweiten, dritten und vierten konvertierten Daten (die zweiten, dritten und vierten Modulationssymbole) jeweils einen der Werte von 1 bis (5/4) × 2p an (wenn p = 4, einen der Werte von 1 bis 20). Dadurch werden für das in der ersten Gruppe enthaltene Eingangssignal 53 × 2(4p-7) verschiedene Kombinationen (wenn p = 4, gibt es 64 000 Kombinationen) mit den ersten bis vierten konvertierten Daten hergestellt.
  • Wenn der Wert des Eingangssignals zu der zweiten Gruppe gehört (wenn p = 4 und das Eingangssignal einen der Eingangssignalwerte von 64 001 bis 102 400 anzeigt), zeigen die ersten konvertierten Daten einen der Werte von 1 + 4 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) an (wenn p = 4, einen der Werte von 9 bis 19). In diesem Fall zeigen die zweiten, dritten und vierten konvertierten Daten in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangssignals jeweils einen der Werte von 1 bis (5/4) × 2p (wenn p = 4, einen der Werte von 1 bis 20), 1 bis (5/4) × 2p und 1 bis 2p (wenn p = 4, einen der Werte von 1 bis 16) an. Dadurch werden für das in der zweiten Gruppe enthaltene Eingangssignal 3 × 52 × 2(4p-7) verschiedene Kombinationen (wenn p = 4, gibt es 38 400 Kombinationen) mit den ersten bis vierten konvertierten Daten hergestellt.
  • Wenn der Wert des Eingangssignals zu der dritten Gruppe gehört (wenn p = 4 und das Eingangssignal einen der Eingangssignalwerte von 102 401 bis 122 880 anzeigt), zeigen die ersten konvertierten Daten einen der Werte von 1 + 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) an (wenn p = 4, einen der Werte von 15 bis 18). In diesem Fall zeigen die zweiten, dritten und vierten konvertierten Daten jeweils einen der Werte von 1 bis (5/4) × 2p, 1 bis 2p und 1 bis 2p an. Dadurch werden für das in der dritten Gruppe enthaltene Eingangssignal 5 × 2(4p-7) verschiedene Kombinationen (wenn p = 4, gibt es 20 480 Kombinationen) mit den ersten bis vierten konvertierten Daten hergestellt.
  • Wenn der Wert des Eingangssignals zu der vierten Gruppe gehört (wenn p = 4 und das Eingangssignal einen der Eingangssignalwerte von 122 881 bis 131 072 anzeigt), zeigen die ersten konvertierten Daten einen der Werte von 1 + 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) + 2(p-3) an (wenn p = 4, entweder den Wert 19 oder 20). In diesem Fall zeigen die zweiten, dritten und vierten konvertierten Daten in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangsdatensignals jeweils einen vorbestimmten Wert der Werte von 1 bis 2p an. Dadurch werden für das in der vierten Gruppe enthaltene Eingangssignal 2(4p-7) verschiedene Kombinationen (wenn p = 4, gibt es 8192 Kombinationen) mit den ersten bis vierten konvertierten Daten hergestellt. Die Konvertierungsprozesse in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform können mit dem vom Computer ausgeführten Programm realisiert werden.
  • Im Folgenden wird das oben beschriebene 2(4p+1)-Mehrstufen-Modulationssystem kurz zusammengefasst, bevor eine Erläuterung eines allgemeinen 2(p+q/n)-Mehrstufen- Modulationssystems gegeben wird.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Zahl der in der ersten Phasenebene verwendeten Signalpunkte (M) auf (5/4) × 2p gesetzt (in dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel, M = 20), und die Zahl der Signalpunkte M wird in m Teile unterteilt. In dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel werden die Signalpunkte M in der ersten Phasenebene in 4 Teile unterteilt (m = 4), das heißt, M11 (= 8, was bedeutet, dass das erste Modulationssymbol einen der 8 Signalpunkte annimmt, wie in Fig. 5 gezeigt), M12 (= 6, was bedeutet, dass das erste Modulationssymbol einen der 6 Signalpunkte annimmt), M13 (= 4, was bedeutet, dass das erste Modulationssymbol einen der 4 Signalpunkte annimmt), und M14 (= 2, was bedeutet, dass das erste Modulationssymbol einen der 2 Signalpunkte annimmt). In diesem Fall ist der folgende Ausdruck erfüllt.
    M = M11 + M12 + M13 + M14 (nämlich 20 = 8 + 6 + 4 + 2).
  • Und in den zweiten, dritten und vierten Phasenebenen wird Mij (i = 2, 3, 4, j = 1, 2, 3, 4) als die Signalpunkte, die in den drei Phasenebenen verwendet werden können, den jeweiligen M11, M12, M13, M14 entsprechend zugeordnet, die jeweils durch Teilen der Summe der Signalpunkte in der ersten Phasenebene in 4 Teile erhalten werden.
  • In dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel,
    (M11, M12, M13, M14) = (8, 6, 4, 2)
    (M21, M22, M23, M24) = (20, 20, 20, 16)
    (M31, M32, M33, M34) = (20, 20, 16, 16)
    (M41, M42, M43, M44) = (20, 16, 16, 16).
  • Übrigens zeigt Mij eine ganze Zahl gleich oder kleiner als M (= 20) an.
  • Wenn die Produkte der Zahlen Mij (i = 1 bis 4), nämlich die Produkte M1j × M2j × M3j × M4j, worin j = 1 bis 4, aufsummiert werden, wird die Summe N gleich 131 072 (= 2(4×4+1) = 217).
    N = M11 × M21 × M31 × M41 (= 8 × 20 × 20 × 20)
    + M12 × M22 × M32 × M42 (= 6 × 20 × 20 × 20 × 16)
    + M13 × M23 × M33 × M43 (= 4 × 20 × 16 × 16)
    + M14 × M24 × M34 × M44 (= 2 × 16 × 16 × 16)
    = 131 072 (= 2(4×4+1)).
  • In dem obigen Ausdruck ist die durch Aufsummieren der jeweiligen Produkte Mij × M2j × M3j × M4j, worin j = 1 bis 4, erhaltene Summe N möglicherweise nicht exakt gleich dem Wert 131 072 (= 2(4×4+1)). Mit anderen Worten, die Summe N darf bis zu einem gewissen Grade über dem Wert liegen.
  • Auf Basis des Prinzips wird eine Erläuterung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben, wenn m bzw. n auf beliebige ganze Zahlen gleich oder größer als 2 gesetzt werden. Um eine Mehrstufen-Modulation zur Übertragung eines Signals mit dem ungefähren Wert 2(p+q/n) pro Phasenebene zu realisieren, dass heißt, zur Übertragung von (p+q/n) Bit pro Symbol, wird n auf eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 gesetzt, wird m auf eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 gesetzt, wird p auf eine beliebige natürliche Zahl gesetzt, wird q auf eine beliebige natürliche Zahl kleiner als n gesetzt, wird M nicht notwendigerweise auf 2 hoch eine natürliche Zahl (2p) und eine ganze Zahl über und nahezu gleich 2(p+q/n) gesetzt, und wird ein Binärsignal von 2(n×p+q) n Phasenebenen zugeordnet.
  • Im Folgenden wird eine Erläuterung der allgemeinen Grundzüge und Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben. Wie oben beschrieben, wird n auf eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 gesetzt, wird m auf eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 gesetzt, wird p auf eine beliebige natürliche Zahl gesetzt, wird q auf eine beliebige natürliche Zahl kleiner als n gesetzt, wird M auf eine ganze Zahl gesetzt, die nicht notwendigerweise eine Potenz von 2 mit einer natürlichen Zahl ist und auf eine ganze Zahl über 2(p+q/n) gesetzt werden darf (M wird auf eine ganze Zahl gesetzt, die größer als der ganzzahlige Teil von 2(p+q/n) und kleiner als 2(p+1)) ist. Fig. 11 zeigt das Prinzip der Ausführungsform. In Fig. 11 lädt die Datenkonvertierungsschaltung ein Eingangsdatensignal, das 2(n×p+q) verschiedene Werte anzeigen kann, zum Beispiel einen der Werte von 1 bis 2(n×p+q), und gibt die ersten bis n-ten konvertierten Daten aus. Wenn die in der erste Phasenebene für die ersten konvertierten Daten verwendeten Signalpunkte als M beschrieben werden und M in m Gruppen (Teile) geteilt wird, das heißt, M11, M12, M13, . . ., M1m, ist die folgende Beziehung erfüllt.
    M = M11 × M12 × M13 + . . . + Mn1.
  • Die als Mij (i = 2, 3, . . . n, j = 1, 2, 3, . . . n) beschriebenen Signalpunkte werden in den zweiten, dritten, und n-ten Phasenebenen den jeweiligen geteilten m Gruppen der ersten Phasenebene entsprechend zugeordnet. Übrigens ist jeder Mij eine ganze Zahl kleiner als M. Weiterhin ist der folgende Ausdruck erfüllt.
    N = M11 × M21 × M31 × . . . × Mn1
    + M12 × M22 × M32 × . . . × Mn2
    + M13 × M23 × M33 × . . . × Mn3
    + . . .
    + M1m × M2m × M3m × . . . × Mnm
    = 2(np+q).
  • Der als N beschriebene Wert ist möglicherweise nicht genau gleich 2(np+q) und darf bis zu einem gewissen Grade über 2(np+q) liegen.
  • Dementsprechend wird ein Signal von 2(np+q) Werten insgesamt mit n Phasenebenen übertragen. Dies bedeutet, dass ein Signal von 2(p+q(n) Werten im Mittel mit einer Phasenebene übertragen wird. Das heißt, es wird eine Übertragung mit (p+q/n) Bit pro Symbol realisiert.
  • Wie in Fig. 12 gezeigt, wird im Vergleich mit der 2nQAM wie z. B. 16QAM, 32QAM, 64QAM usw. durch diese Ausführungsform eine QAM mit einem Zwischenwert dazwischen realisiert. Übrigens, in Fig. 12 verwendet BPSK (Binärphasenumtastung) ein Übertragungssystem, bei dem eine Phase eines Trägers zwischen 0 und Π entsprechend "1" bzw. "0" von Übertragungsdaten verändert wird. Im BPSK wird 1 Bit pro Symbol übertragen. Weiterhin verwendet QPSK (Vierphasenumtastung) ein Übertragungssystem, bei dem vier Arten von Phasen verwendet werden, um Informationen von 2 Bit pro Symbol zu übertragen. Ferner werden zum Beispiel mit 3PSK ungefähr 1+1/2 Bit pro Symbol übertragen.
  • Gemäß dieser Ausführungsform kann ein Mehrstufen-Übertragungssystem mit einer Zwischen-Mehrstufenzahl geschaffen werden, das auf einen Fall anwendbar ist, in dem das Frequenzband zu breit ist, um 2pQAM durchzuführen, und zu schmal ist, um 2(p-1)QAM durchzuführen. Folglich wird es möglich, das Frequenzband wirksam auszunutzen und 2(p- α )QAM (0 < α < 1) mit einem erforderlichen Rauschabstand kleiner als derjenige von 2pQAM zu realisieren, was eine wirksame Ausnutzung der elektrischen Leistung ermöglicht.
  • Fig. 13 zeigt die SER (Symbolfehlerrate) in Bezug auf jedes in Fig. 12 gezeigte Mehrstufen-Modulationssystem mit zu realisierenden Parametern davon. Die Parameter sind modifiziert, um erweiterte QAM-Systeme (nicht gezeigt) zu realisieren, die später beschrieben werden. Übrigens, wenn in Fig. 13 n = 3, q = 2 und p = 3, wird 14QAM zur Datenübertragung verwendet. In Bezug auf den Teil 14QAM in Fig. 13 liefert die erste Spalte 8, 4 und 2, die zweite Spalte zeigt 14, 14 und 8, und die dritte Spalte liefert 14, 8 und 4 von oben. Konkret werden 14 Signalpunkte, die in der ersten Phasenebene verwendet werden, in 8, 4 und 2 Signalpunkte geteilt (wie in der ersten Spalte gezeigt). Wird einer der 8 Signalpunkte in der ersten Phasenebene verwendet, wird 14QAM in der zweiten bzw. der dritten Phasenebene durchgeführt. Wird einer der 4 Signalpunkte darin verwendet, werden 14QAM und 8QAM in der zweiten bzw. der dritten Phasenebene durchgeführt. Wird einer der 2 Signalpunkte darin verwendet, werden 8QAM und 4QAM in der zweiten bzw. der dritten Phasenebene durchgeführt. Übrigens werden die Signalpunkte 8, 4 und 2 so geteilt, dass sie einander nicht überlappen. Weiterhin, wenn jede Zähl auf die Hälfte vermindert wird, das heißt, n = 3, q = 2 und p = 2, wird 7QAM zur Datenübertragung verwendet (in Fig. 13 nicht beschrieben). In diesem Fall zeigt die erste Spalte 4, 2 und 1, die zweite Spalte liefert 7, 7 und 4, und die dritte Spalte zeigt 7, 4 und 2 von oben. Konkret werden 7 Signalpunkte, die in der ersten Phasenebene verwendet werden, in 4, 2 und 1 Signalpunkte geteilt (wie in der ersten Spalte beschrieben). Wird einer der 4 Signalpunkte in der ersten Phasenebene verwendet, wird 7QAM an der zweiten bzw. der dritten Phasenebene durchgeführt. Wird einer der 2 Signalpunkte darin verwendet, werden 7QAM und 4QAM in der zweiten bzw. der dritten Phasenebene durchgeführt. Wird 1 Signalpunkt darin verwendet, werden 4QAM und 2QAM in der zweiten bzw. der dritten Phasenebene durchgeführt. Übrigens, um in Fig. 12 6PSK zu realisieren, wird n auf 2 gesetzt, wird q auf 1 gesetzt und wird p auf 2 gesetzt.
  • Vom Standpunkt der elektrischen Leistung wird 16QAM mit einem Übertragungswirkungsgrad von 4 Bit/Symbol mit einem Träger-Rausch-Verhältnis von 20,9 dB realisiert, um der Fehlersymbolrate 10-6 zu genügen.
  • Wenn es einen ungenutzten Teil des Frequenzbandes gibt, kann 12QAM mit einem Übertragungswirkungsgrad von 3,5 Bit/Symbol verwendet werden. Die 12QAM wird mit einem Träger-Rausch-Verhältnis von 19,4 dB realisiert, um der gleichen Fehlersymbolrate 10-6 zu genügen. Im Vergleich mit der 16QAM kann daher die gleiche Übertragungsqualität wie diejenige der 16QAM mit 1,5 dB weniger elektrischer Leistung (20,9 - 19,4 = 1,5 dB) garantiert werden.
  • Andererseits, wenn 24QAM mit einem Übertragungswirkungsgrad von 4,5 Bit/Symbol verwendet wird, kann die 24QAM mit einem Träger-Rausch-Verhältnis von 22,5 dB realisiert werden, um der Fehlersymbolrate 10-6 zu genügen. Dadurch kann der Übertragungswirkungsgrad bei gleicher Übertragungsqualität verbessert werden, indem die elektrische Leistung nur um 1,6 dB (22,5 - 20,9 = 1,6 dB) vergrößert wird.
  • Im Folgenden wird eine Erläuterung einer Konfiguration einer Mehrstufen-Modulationsvorrichtung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform gegeben. Die Mehrstufen-Modulationsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform hat die gleiche Konfiguration wie zum Beispiel diejenige in der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform. Die Mehrstufen-Modulationsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform kann die folgende Konfiguration haben. Eine erste Datenkonvertierungsschaltung 3 lädt ein Signal von n × q + p Bit (n ist eine vorbestimmte ganze Zahl, p ist eine ganze Zahl gleich oder größer als 2, und q ist eine positive ganze Zahl kleiner als n) und gibt ein Signal von p+1 Bit aus. Eine zweite Datenkonvertierungsschaltung 4 lädt die Signale von n × q + p Bit und das Signal von p+1 Bit und gibt n Teile Signale (konvertierte Daten) mit jeweils p+1 Bit parallel aus. Eine Parallel/Seriell-Konvertierungsschaltung 5 lädt die n Teile Signale und führt einem Mehrstufen-Modulator 6 ein Signal von p+1 Bit zu.
  • Und zwar enthält die Mehrstufen-Modulationsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform die Konvertierungsschaltungen (z. B. die in Fig. 1 gezeigten Schaltungen (Anschluss) 1, 2, 3 und 4), um ein Eingangssignal zu laden, das auf verschiedenen Werten von 1 bis zum Höchstwert 2 hoch (n × q + p), nämlich 2(n×q+p) (p ist eine ganze Zahl gleich oder größer als 2, q ist eine positive ganze Zahl kleiner als n), stehen kann, um die ersten bis n-ten konvertierten Daten in Übereinstimmung mit dem Eingangssignal zu erzeugen und auszugeben. Die Mehrstufen-Modulationsvorrichtung enthält weiterhin die Schaltungen (z. B. die in Fig. 1 gezeigten Schaltungen (Modulator) 5 und 6), um die ersten bis n-ten konvertierten Daten zu laden und die Mehrstufen-Modulation daran durchzuführen, um das multiplexierte Signal auszugeben. Die Konvertierungsschaltung (z. B. die in Fig. 1 gezeigte Schaltung 3) stuft das Eingangssignal in Übereinstimmung mit dem vom Eingangssignal angezeigten Wert in eine der vorbestimmten ersten bis n-ten Gruppen ein (m ist eine ganze Zahl gleich oder größer als 2), die ungleiche Parameter haben. Übrigens kann das Eingangssignal ein Digitalcode sein, der 1 bis 2(n×q+p) anzeigt, oder ein Digitalcode mit Offset(s) sein. Das heißt, das Eingangssignal kann vorzugsweise ein Signal sein, das einen der verschiedenen Werte von 1 bis 2(n×q+p) anzeigen kann.
  • Es wird angenommen, dass die in der ersten Phasenebene verwendete Signalpunkte auf M gesetzt sind. Die Signalpunkte M werden in m Teile (Gruppen) unterteilt, und es wird die Beziehung realisiert, in der die Summe der geteilten ganzen Zahlen, M11, M12, M13, . . ., M1m, gleich M ist, das heißt, der Ausdruck M = M11 + M12 + M13 + . . . + M1m ist erfüllt. Die Signalpunkte M werden einem Teil M11, Teil M12, Teil M13, . . ., Teil M1m zugeordnet, so dass sie einander nicht überlappen. Weiterhin wird angenommen, das i auf 2, 3, 4, . . ., n gesetzt ist. Eine i-te Phasenebene wird mit (n-1) Teilen Signalpunkte Mij (1 = 2, 3, . . ., n, und j = 1, 2, 3, . . ., m) versehen, die jeweils einem der geteilten Signalpunkte M11, M12, M13, . . ., M1m in der ersten Phasenebene entsprechen. Mij (i = 1 bis n, j = 1 bis m) ist eine ganze Zahl gleich oder kleiner als M. Übrigens kann M eine andere ganze Zahl als 2 hoch eine positive ganze Zahl sein und darf auf eine ganze Zahl über und ungefähr gleich 2(p+q/n) gesetzt werden. Zusätzlich ist die Summe N, die durch Aufsummieren der Produkte der Zahlen Mij (i = 1 bis n) M1j × M2j × M3j × . . . × Mnj, worin j = 1 bis m, erhalten wird, gleich oder größer als 2(np+q). Das heißt, der folgende Ausdruck ist erfüllt.
    N = M11 × M21 × M31 × . . . × Mn1,
    + M12 × M22 × M32 × . . . × Mn2,
    + M13 × M23 × M33 × . . . × Mn2,
    + . . .
    + M1m × M2m × M3m × . . . × Mnm
    = 2(np+q) (oder N > 2(np+q)).
  • Zum Beispiel, wenn bei der in Fig. 1 gezeigten ersten Datenkonvertierungsschaltung 3 das Eingangssignal zu der ersten Gruppe gehört, stehen die ersten konvertierten Daten in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangssignals auf einem der Werte von 1 bis M11. In diesem Fall gibt die in Fig. 1 gezeigte zweite Datenkonvertierungsschaltung 4 die ersten konvertierten Daten, die auf einem der Werte von 1 bis M11 stehen, und die zweiten bis n-ten konvertierten Daten aus, die jeweils auf einem der verschiedenen Werte von M21, . . ., Mn1, stehen, die in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangssignals zugeordnet werden. Wenn das Eingangssignal zu der ersten Gruppe gehört, werden M11 × M21 × M31 × . . . × Mn1, Kombinationen mit den ersten bis n-ten Daten erhalten.
  • Wenn bei der ersten Datenkonvertierungsschaltung 3 das Eingangssignal zu der zweiten Gruppe gehört, stehen die ersten konvertierten Daten in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangssignals auf einem der Werte von 1 + M11 bis M11 + M12. In diesem Fall gibt die zweite Datenkonvertierungsschaltung 4 die ersten konvertierten Daten und die zweiten bis n-ten konvertierten Daten aus, die jeweils auf einem der verschiedenen Werte von M22, . . ., Mn2 stehen, die in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangssignals zugeordnet werden. Wenn das Eingangssignal zu der zweiten Gruppe gehört, werden M12 × M22 × M32 × . . . × Mn2 Kombinationen mit den ersten bis n-ten Daten erhalten.
  • Wenn bei der ersten Datenkonvertierungsschaltung 3 das Eingangssignal zu der dritten Gruppe gehört, stehen die ersten konvertierten Daten in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangssignals auf einem der Werte von 1 + M11 + M12 bis M11 + M12 + M13. In diesem Fall gibt die zweite Datenkonvertierungsschaltung 4 die ersten konvertierten Daten und die zweiten bis n-ten konvertierten Daten aus, die jeweils auf einem der verschiedenen Werte von M23, . . ., Mn3 stehen, die in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangssignals zugeordnet werden. Wenn das Eingangssignal zu der dritten Gruppe gehört, werden M13 × M23 × M33 × . . . × Mn3 Kombinationen mit den ersten bis n-ten Daten erhalten.
  • Wenn bei der ersten Datenkonvertierungsschaltung 3 das Eingangssignal zu der m-ten Gruppe gehört, stehen die ersten konvertierten Daten in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangssignals auf einem der Werte von 1 + M11 + M12 + . . . + M1m-1, bis M11 + M12 + . . . + M1m. In diesem Fall gibt die zweite Datenkonvertierungsschaltung 4 die ersten konvertierten Daten und die zweiten bis n-ten konvertierten Daten aus, die jeweils auf einem der verschiedenen Werte von M2m, . . ., Mnm stehen, die in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangssignals zugeordnet werden.
  • Die von den ersten und zweiten Datenkonvertierungsschaltungen 3 und 4 erzeugten und ausgegebenen ersten bis n-ten konvertierten Daten werden zum Beispiel in der in Fig. 1 gezeigten Parallel/Seriell-Konvertierungsschaltung 5 zeitmultiplexiert. Die multiplexierten Daten werden in den Mehrstufen-Modulator 6 eingegeben, und es wird eine Mehrstufen-Modulation daran durchgeführt. Die Datenkonvertierung in den ersten und zweiten Datenkonvertierungsschaltungen 3 und 4 wird zum Beispiel unter Bezugnahme auf eine Konvertierungstabelle (Nachschlagtabelle) durchgeführt, die in einem ROM (nicht gezeigt) gespeichert ist. Übrigens können in dieser Ausführungsform die ersten und zweiten Datenkonvertierungsschaltungen 3 und 4 als eine Konvertierungsschaltung konfiguriert sein.
  • Weiterhin hat eine Mehrstufen-Demodulationsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform die Grundkonfiguration wie in Fig. 2 gezeigt. Das im Mehrstufen-Demodulator 12, der Kommunikationssignale empfängt, demodulierte Signal wird in der Seriell/Parallel- Konvertierungsschaltung 13 demultiplexiert, um n Teile demodulierte Daten von p+1 Bit auszugeben, die in die Datenrückkonvertierungsschaltung 14 eingegeben werden. Wenn die ersten demodulierten Daten auf einem der Werte von 1 bis M11 stehen, empfängt die Konvertierungsschaltung 14 die zweiten bis n-ten demodulierten Daten, die jeweils auf einem der verschiedenen Werte von M21, . . ., Mn1 stehen. Wenn die ersten demodulierten Daten auf einem der Werte von 1 + M11 bis M11 + M12 stehen, empfängt die Konvertierungsschaltung 14 die zweiten bis n-ten demodulierten Daten, die jeweils auf einem der verschiedenen Werte von M22, . . ., Mn2 stehen. Wenn die ersten demodulierten Daten auf einem der Werte von 1 + M11 + M12 bis M11 + M12 + M13 stehen, empfängt die Konvertierungsschaltung 14 die zweiten bis n-ten demodulierten Daten, die jeweils auf einem der verschiedenen Werte von M23, . . ., Mn3 stehen. Wenn die ersten demodulierten Daten auf einem der Werte von 1 + M11 + M12 + . . . + M1m-1 bis M11 + M12 + . . . + M1m stehen, empfängt die Konvertierungsschaltung 14 die zweiten bis n-ten demodulierten Daten, die jeweils auf einem der verschiedenen Werte von M2m, . . ., Mnm stehen. Die Konvertierungsschaltung 14 erzeugt vorbestimmte demodulierte Datenwerte, ausgewählt unter 1 bis 2(n×p+q) Werten, in Übereinstimmung mit den Werten, die jeweils durch die ersten bis n-ten demodulierten Datensignale angezeigt werden, und gibt ein demoduliertes Datensignal von zum Beispiel (n×p+q) Bit aus.
  • Fig. 13 ist ein Diagramm, das Parameter zeigt, die zur Realisierung von verschiedenen Mehrstufen-Modulationssystemen verwendet werden. Wenn p = 3 bis 5,
    n = 4 und q = 1, werden 10QAM, 20QAM bzw. 40QAM realisiert;
    n = 3 und q = 1, werden 11QAM, 22QAM bzw. 44QAM realisiert;
    n = 2 und q = 1, werden 12QAM, 24QAM bzw. 48QAM realisiert;
    n = 3 und q = 2, werden 14QAM, 28QAM bzw. 56QAM realisiert; und
    n = 4 und q = 3, werden 15QAM, 30QAM bzw. 60QAM realisiert.
  • Die vorliegende Erfindung wurde zwar mit den obigen Ausführungsformen erläutert, die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf die obigen Konfigurationen beschränkt und umfasst die modifizierten und geänderten Konfigurationen, die der Fachmann innerhalb des Schutzbereichs der Patentansprüche der vorliegenden Erfindung erhält. Zum Beispiel kann p in Fig. 13 eine beliebige natürliche Zahl größer als 5 sein, und dementsprechend können andere Mehrstufen-Modulationssysteme hergestellt werden.
  • Wie im Vorhergehenden dargelegt, werden gemäß der vorliegenden Erfindung Eingangsdaten von 4p+1 Bit vier Modulationssymbolen zugeordnet und werden Binärdaten von p+0,25 Bit mit einer Modulationssymbol-Sequenz übertragen, die durch Multiplexieren der vier Modulationssymbole auf der Zeitachse erhalten werden, wodurch eine Mehrstufen-Zahl in dem QAM-System auf ungefähr 2(p+0,25) gesetzt werden kann. Dadurch kann ein Mehrstufen-Übertragungssystem mit einer Zwischen-Mehrstufenzahl geschaffen werden, das auf einen Fall anwendbar ist, in dem bei Verwendung von 2nQAM der ungenutzte Teil eines Frequenzbandes groß ist, jedoch bei Verwendung von 2(n-1)QAM das Frequenzband nicht ausreicht, um ein Erfordernis zu erfüllen. Folglich wird es möglich, das Frequenzband wirksam auszunutzen und 2(n-0,75)QAM mit einem erforderlichen Rauschabstand kleiner als derjenige von 2nQAM zu realisieren, was außerdem eine wirksame Ausnutzung der elektrischen Leistung ermöglicht. Weiterhin ist gemäß der vorliegenden Erfindung das Konfigurationsverfahren in allgemeiner Form offenbart, die zur Verfügung steht, wenn p eine vorbestimmte ganze Zahl gleich oder größer als 3 ist. Dadurch kann die vorliegende Erfindung auf verschiedene QAM- Modulationssysteme angewendet werden, zum Beispiel 10QAM, 20QAM, 40QAM, 80QAM, 160QAM und dergleichen.
  • Weiterhin, während im Stand der Technik 2nQAM wie z. B. 4QAM, 16QAM, 32QAM, 64QAM, 126QAM, 256QAM usw. verwendet wird, bei denen n auf eine beliebige positive ganze Zahl gesetzt ist, kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Mehrstufen- Zahl auf (ungefähr) 2(p+q/n) gesetzt werden (p und n sind positive ganze Zahlen gleich oder größer als 2, und q ist eine positive ganze Zahl kleiner als n).
  • Ferner kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Mehrstufen-Übertragungssystem mit einer Zwischen-Mehrstufenzahl geschaffen werden, das auf einen Fall anwendbar ist, in dem bei Verwendung von 2pQAM (p ist eine vorbestimmte positive ganze Zahl) der ungenutzte Teil eines Frequenzbandes groß ist, jedoch bei Verwendung von 2(p-1)QAM das Frequenzband nicht ausreicht, um ein Erfordernis zu erfüllen. Folglich wird es möglich, das Frequenzband wirksam auszunutzen und 2(p- α )QAM (0 < α < 1) mit einem erforderlichen Rauschabstand kleiner als derjenige von 2pQAM zu realisieren, was außerdem eine wirksame Ausnutzung der elektrischen Leistung ermöglicht.
  • Die vorliegende Erfindung wurde zwar anhand der speziellen Ausführungsbeispiele beschrieben, sie ist aber nicht durch die Ausführungsformen, sondern nur durch die beigefügten Patentansprüche zu beschränken. Es ist anzuerkennen, dass der Fachmann die Ausführungsformen ändern oder modifizieren kann, ohne den Schutzbereich und den Geist der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims (24)

1. Modulationsvorrichtung zum Modulieren eines Eingangsdatenstrings, um ein Kommunikationssignal auszugeben, mit:
einer Datenstringzahl-Konvertierungsschaltung zum Konvertieren des Eingangsdatenstrings in ein Eingangsdatensignal eines Binärsignals von 4p+1 Bit (p ist eine ganze Zahl gleich oder größer als 3);
einer ersten Datenkonvertierungsschaltung zum Eingeben und Konvertieren des Eingangsdatensignals;
einer zweiten Datenkonvertierungsschaltung zum Eingeben des Eingangsdatensignals und eines Ausgangssignals aus der ersten Datenkonvertierungsschaltung, um sie in vier Signale mit jeweils p+1 Bit zu konvertieren;
einer Parallel/Seriell-Konvertierungsschaltung zum Zeitmultiplexieren der von der zweiten Datenkonvertierungsschaltung ausgegebenen vier Signale von p+1 Bit; und
einem Modulator zum Modulieren eines Ausgangssignals aus der Parallel/Seriell- Konvertierungsschaltung, um ein Kommunikationssignal auszugeben, wobei:
die erste Datenkonvertierungsschaltung in Übereinstimmung mit einem Wert des Eingangsdatensignals ein Ausgangssignal ausgibt, das auf einem der Werte von 1 bis (5/4) × 2p steht; und
als Antwort auf das Ausgangssignal aus der ersten Datenkonvertierungsschaltung und auf Basis des Eingangsdatensignals,
wenn das Ausgangssignal aus der ersten Datenkonvertierungsschaltung auf einem der Werte von 1 bis 4 × 2(p-3) steht, die zweite Datenkonvertierungsschaltung das Ausgangssignal aus der ersten Datenkonvertierungsschaltung als ein erstes Ausgangssignal ausgibt und zweite, dritte und vierte Ausgangssignale ausgibt, die jeweils auf einem vorbestimmten Wert von (5/4) × 2p verschiedenen Werten stehen;
wenn das Ausgangssignal aus der ersten Datenkonvertierungsschaltung auf einem der Werte von 1 + 4 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) steht, die zweite Datenkonvertierungsschaltung das Ausgangssignal aus der ersten Datenkonvertierungsschaltung als ein erstes Ausgangssignal ausgibt und zweite, dritte und vierte Ausgangssignale ausgibt, die jeweils auf einem vorbestimmten Wert von (5/4) × 2p verschiedenen Werten, einem von (5/4) × 2p verschiedenen Werten und einem von (5/4) × 2p verschiedenen Werten stehen;
wenn das Ausgangssignal aus der ersten Datenkonvertierungsschaltung auf einem der Werte von 1 + 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) steht, die zweite Datenkonvertierungsschaltung das Ausgangssignal aus der ersten Datenkonvertierungsschaltung als ein erstes Ausgangssignal ausgibt und zweite, dritte und Ausgangssignale ausgibt, die jeweils auf einem vorbestimmten Wert von (5/4) × 2p verschiedenen Werten, einem von 2p verschiedenen Werten und einem von 2p verschiedenen Werten stehen; oder
wenn das Ausgangssignal aus der ersten Datenkonvertierungsschaltung auf einem der Werte von 1 + 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) + 2(p-3) steht, die zweite Datenkonvertierungsschaltung das Ausgangssignal aus der ersten Datenkonvertierungsschaltung als ein erstes Ausgangssignal ausgibt und zweite, dritte und vierte Ausgangssignale ausgibt, die jeweils auf einem vorbestimmten Wert von 2p verschiedenen Werten stehen.
2. Modulationsvorrichtung mit:
einer Konvertierungseinrichtung zum Eingeben eines Eingangssignals, das auf einem der Werte von 1 bis 2 hoch (4p+1) steht, nämlich einem der Werte von 1 bis 2(4p+1) (p ist eine ganze Zahl gleich oder größer als 3), um auf Basis des Eingangssignals erste bis vierte konvertierte Daten zu erzeugen; und
einer Einrichtung zum Eingeben der ersten bis vierten konvertierten Daten, um die konvertierten Daten zu modulieren, und zum Ausgeben der modulierten Daten; wobei
die Konvertierungseinrichtung Folgendes enthält:
eine Einrichtung, um in Übereinstimmung mit einem Wert des Eingangssignals festzulegen, zu welcher Gruppe unter vorbestimmten vier Gruppen, die ungleiche Parameter haben, das Eingangssignal gehört; und
eine Einrichtung zum:
- Konvertieren, wenn das Eingangssignal zu einer ersten Gruppe gehört, der ersten konvertierten Daten in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangssignals in Daten, die auf einem der Werte von 1 bis 4 × 2(p-3) stehen, und der zweiten, dritten und vierten konvertierten Daten in Daten, die jeweils auf einem der Werte von 1 bis (5/4) × 2p stehen, der in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangssignals zugeordnet wird, um für das zu der ersten Gruppe gehörende Eingangssignal 53 × 2(4p-7) verschiedene Kombinationen mit den ersten bis vierten konvertierten Daten zu erhalten, und die konvertierten Daten auszugeben;
- Konvertieren, wenn das Eingangssignal zu einer zweiten Gruppe gehört, der ersten konvertierten Daten in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangssignals in Daten, die auf einem der Werte von 1 + 4 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) stehen, und der zweiten, dritten und vierten konvertierten Daten in Daten, die jeweils auf einem der Werte von 1 bis (5/4) × 2p, einem der Werte von 1 bis (5/4) × 2p und einem der Werte von 1 bis 2p stehen, die in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangssignals zugeordnet werden, um für das zu der zweiten Gruppe gehörende Eingangssignal 3 × 52 × 2(4p-7) verschiedene Kombinationen mit den ersten bis vierten konvertierten Daten zu erhalten, und die konvertierten Daten auszugeben;
- Konvertieren, wenn das Eingangssignal zu einer dritten Gruppe gehört, der ersten konvertierten Daten in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangssignals in Daten, die auf einem der Werte von 1 + 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) stehen, und der zweiten, dritten und vierten konvertierten Daten in Daten, die jeweils auf einem der Werte von 1 bis (5/4) × 2p, einem der Werte von 1 bis 2p und einem der Werte von 1 bis 2p stehen, die in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangssignals zugeordnet werden, um für das zu der dritten Gruppe gehörende Eingangssignal 5 × 2(4p-7) verschiedene Kombinationen mit den ersten bis vierten konvertierten Daten zu erhalten, und die konvertierten Daten auszugeben; oder
- Konvertieren, wenn das Eingangssignal zu einer vierten Gruppe gehört, der ersten konvertierten Daten in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangssignals in Daten, die auf einem der Werte von 1 + 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) + 2(p-3) stehen, und der zweiten, dritten und vierten konvertierten Daten in Daten, die jeweils auf einem der Werte von 1 bis 2p stehen, der in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangssignals zugeordnet wird, um für das zu der vierten Gruppe gehörende Eingangssignal 2(4p-3) verschiedene Kombinationen mit den ersten bis vierten konvertierten Daten zu erhalten.
3. Modulationsvorrichtung mit:
einer Konvertierungseinrichtung zum Eingeben eines Eingangssignals, das auf einem der Werte von 1 bis 2 hoch (n×p+q) steht, nämlich einem der Werte von 1 bis 2(n×p+q) (p ist eine ganze Zahl gleich oder größer als 2, n ist eine vorbestimmte positive ganze Zahl, und q ist eine positive ganze Zahl kleiner als n), um auf Basis des Eingangssignals erste bis n-te konvertierte Daten zu erzeugen; und
einer Einrichtung zum Eingeben der ersten bis n-ten konvertierten Daten, um die konvertierten Daten zu modulieren, und zum Ausgeben der modulierten Daten; wobei die Konvertierungseinrichtung Folgendes enthält:
eine Einrichtung, um in Übereinstimmung mit einem Wert des Eingangssignals festzulegen, zu welcher Gruppe unter vorbestimmten ersten bis m-ten Gruppen (m ist eine vorbestimmte ganze Zahl gleich oder größer als 2), die ungleiche Parameter haben, das Eingangssignal gehört; wobei:
Signalpunkte einer ersten Phasenebene für die ersten konvertierten Daten auf M gesetzt werden, M in m Teile M11, M12, . . ., M1m geteilt wird und eine Summe jeder geteilten ganzen Zahl M11, M12, . . ., M1m gleich M ist, nämlich so, dass der Ausdruck M = M11 - M12 + . . . + M1m
erfüllt ist;
die Signalpunkte der ersten Phasenebene in m Teile geteilt werden, die jeweils Signalpunkte M11, M12, . . ., M1m umfassen;
(n-1) Teile Mij (i ist auf eine ganze Zahl von 2 bis n gesetzt, und j ist auf eine ganze Zahl von 1 bis m gesetzt) jeweils als Signalpunkte in einer i-ten Phasenebene entsprechend den geteilten M11, M12, . . ., M1m in der ersten Phasenebene zugeordnet werden;
jeder Mij auf eine ganze Zahl kleiner als M gesetzt wird (i ist auf eine ganze Zahl von 1 bis n gesetzt, und j ist auf eine ganze Zahl von 1 bis m gesetzt); und
eine Summe von jeweiligen Produkten von Signalpunkten Mij, worin i von 1 bis n, M1j × M2j × . . . × Mnj
wenn j in dem Ausdruck von 1 bis m ist, auf gleich oder über 2(np+q) gesetzt wird; und eine Einrichtung zum:
- Konvertieren, wenn das Eingangssignal zu einer ersten Gruppe gehört, der ersten konvertierten Daten in Übereinstimmung mit dem Wert der Eingangsdaten in Daten, die auf einem der Werte von 1 bis M11 stehen, und der zweiten bis n-ten konvertierten Daten in Daten, die jeweils auf einem der verschiedenen Werte von M21 bis einem der verschiedenen Werte von Mn1 stehen, die in Übereinstimmung mit dem Wert der Eingangsdaten zugeordnet werden; oder
- Konvertieren, wenn das Eingangssignal zu einer j-ten Gruppe gehört (j ist eine ganze Zahl größer als 1 und kleiner als oder gleich m), der ersten konvertierten Daten in Übereinstimmung mit dem Wert der Eingangsdaten in Daten, die auf einem der Werte von einem durch Addieren von 1 zu einer Summe der Signalpunkte M11 bis M1j-1 erhaltenen Wert bis zu einer Summe von M11 bis M1j stehen, und der zweiten bis n-ten konvertierten Daten in Daten, die jeweils auf einem der verschiedenen Werte von bis einem der verschiedenen Werte von Mnj stehen, die in Übereinstimmung mit dem Wert der Eingangsdaten zugeordnet werden.
4. Modulationsvorrichtung wie in Anspruch 1 beansprucht, die weiterhin eine Modulationssteuereinrichtung zum Steuern der ersten und zweiten Konvertierungsschaltungen enthält, wobei die Modulationssteuereinrichtung die Entsprechung zwischen dem Eingangsdatensignal und einem Ausgabewert in der ersten bzw. der zweiten Datenkonvertierungsschaltung ändern kann.
5. Modulationsvorrichtung wie in Anspruch 3 beansprucht, bei der M auf eine andere ganze Zahl als 2 hoch eine positive ganze Zahl und eine ganze Zahl über 2(p+q/n) gesetzt werden darf.
6. Modulationsvorrichtung wie in Anspruch 3 beansprucht, bei der:
M auf eine andere ganze Zahl als 2 hoch eine positive ganze Zahl und eine ganze Zahl über 2(p+q/n) gesetzt werden darf; und
M eine ganze Zahl kleiner als 2(p+1) ist.
7. Demodulationsvorrichtung zum Demodulieren eines Kommunikationssignals, um ein demoduliertes Datensignal von 4p+1 Bit (p ist eine ganze Zahl gleich oder größer als 3) auszugeben, mit:
einem Demodulator zum Demodulieren des Kommunikationssignals, um ein empfangenes und demoduliertes Datenstringsignal auszugeben;
einer Seriell/Parallel-Konvertierungsschaltung zum Zeitdemultiplexieren des empfangenen und demodulierten Datenstringsignals, um erste, zweite, dritte und vierte demodulierte Datenstringsignale auszugeben;
einer Datenrückkonvertierungsschaltung zum Laden der ersten bis vierten demodulierten Datenstringsignale, um das demodulierte Datensignal von 4p+1 Bit auszugeben, wobei:
die Datenrückkonvertierungsschaltung vorbestimmte demodulierte Datenwerte auf Basis der durch die ersten, zweiten, dritten und vierten demodulierten Datenstringsignale angezeigten Werte erzeugt als Antwort auf:
- die zweiten, dritten und vierten demodulierten Datenstringsignale, die jeweils auf einem vorbestimmten Wert von (5/4) × 2p verschiedenen Werten stehen, wenn das erste demodulierte Datenstringsignal auf einem der Werte von 1 bis 4 × 2(p-3) steht;
- die zweiten, dritten und vierten demodulierten Datenstringsignale, die jeweils auf einem vorbestimmten Wert von (5/4) × 2p verschiedenen Werten, einem von (5/4) × 2p verschiedenen Werten und einem von 2p verschiedenen Werten stehen, wenn das erste demodulierte Datenstringsignal auf einem der Werte von 1 + 4 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) steht;
- die zweiten, dritten und vierten demodulierten Datenstringsignale, die jeweils auf einem vorbestimmten Wert von (5/4) × 2p verschiedenen Werten, einem von 2p verschiedenen Werten und einem von 2p verschiedenen Werten stehen, wenn das erste demodulierte Datenstringsignal auf einem der Werte von 1 + 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) steht; oder
- die zweiten, dritten und vierten demodulierten Datenstringsignale, die jeweils auf einem vorbestimmten Wert von 2p verschiedenen Werten stehen, wenn das erste demodulierte Datenstringsignal auf einem der Werte von 1 + 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) + 2(p-3) steht; und die demodulierten Datenwerte als das demodulierte Datensignal von 4p+1 Bit ausgibt.
8. Demodulationsvorrichtung zum Empfangen eines Signals, das in der in einem der Ansprüche 3, 5 und 6 beanspruchten Modulationsvorrichtung moduliert wird, mit:
einem Demodulator zum Empfangen und Demodulieren des Signals;
einer Einrichtung zum Empfangen eines in dem Demodulator demodulierten Signals, um erste bis n-te demodulierte Daten auszugeben (n ist eine ganze Zahl gleich oder größer als 2); und
einer Datenrückkonvertierungseinrichtung zum Ausgeben eines Datensignals, das auf einem der Werte von 1 bis 2 hoch (n×p+q) steht, auf Basis der durch die ersten bis n-ten demodulierten Daten angezeigten Werte als Antwort auf:
- die zweiten bis n-ten demodulierten Daten, die jeweils auf einem der verschiedenen Werte von M21 bis einem der verschiedenen Werte von Mn1 stehen, wenn die ersten demodulierten Daten auf einem der Werte von 1 bis M11 stehen;
- die zweiten bis n-ten demodulierten Daten, die jeweils auf einem der verschiedenen Werte von M2j bis einem der verschiedenen Werte von Mnj stehen, wenn die ersten demodulierten Daten auf einem der Werte von einem Wert, bei dem eine Summe von M11 bis M1j-1 (j ist eine ganze Zahl größer als 1 und kleiner als oder gleich m) zu 1 addiert wird, bis zu einem Wert stehen, bei dem M11 bis M1j addiert werden.
9. Demodulationsvorrichtung wie in Anspruch 7 beansprucht, die weiterhin eine Demodulationssteuereinrichtung zum Steuern der Datenrückkonvertierungsschaltung enthält, wobei die Demodulationssteuereinrichtung die Entsprechung zwischen den in die Datenrückkonvertierungsschaltung eingegebenen ersten, zweiten, dritten und vierten demodulierten Datenstringsignalen und einem Ausgabewert davon ändern kann.
10. Modulations- und Demodulations-Kommunikationssystem, das die in Anspruch 1 beanspruchte Modulationsvorrichtung und die in Anspruch 7 beanspruchte Demodulationsvorrichtung enthält.
11. Modulations- und Demodulations-Kommunikationssystem, das die in Anspruch 4 beanspruchte Modulationsvorrichtung und die in Anspruch 9 beanspruchte Demodulationsvorrichtung enthält.
12. Modulationsprogramm zum Modulieren eines Eingangsdatensignals von 4p+1 Bit (p ist eine ganze Zahl gleich oder größer als 3) durch Steuerung eines Computers, der die folgenden Prozesse durchführt:
das Eingangsdatensignal in erste, zweite, dritte und vierte konvertierte Daten zu konvertieren;
einen durch die ersten konvertierten Daten angezeigten Wert in Übereinstimmung mit einem Wert des Eingangsdatensignals auf einen der Werte von 1 bis (5/4) × 2p zu setzten;
wenn die ersten konvertierten Daten auf einem der Werte von 1 bis 4 × 2(p-3) stehen, die durch die zweiten, dritten und vierten konvertierten Daten angezeigten Werte in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangsdatensignals jeweils auf einen vorbestimmten Wert von (5/4) × 2p verschiedenen Werten zu setzen;
wenn die ersten konvertierten Daten auf einem der Werte von 1 + 4 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) stehen, die durch die zweiten, dritten und vierten konvertierten Daten angezeigten Werte in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangsdatensignals jeweils auf einen vorbestimmten Wert von (5/4) × 2p verschiedenen Werten, einen von (5/4) × 2p verschiedenen Werten und einen von 2p verschiedenen Werten zu setzen;
wenn die ersten konvertierten Daten auf einem der Werte von 1 + 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3)bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) stehen, die durch die zweiten, dritten und vierten konvertierten Daten angezeigten Werte in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangsdatensignals jeweils auf einen vorbestimmten Wert von (5/4) × 2p verschiedenen Werten, einen von 2p verschiedenen Werten und einen von 2p verschiedenen Werten zu setzen;
wenn die ersten konvertierten Daten auf einem der Werte von 1 + 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) + 2(p-3) stehen, die durch die zweiten, dritten und vierten konvertierten Daten angezeigten Werte in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangsdatensignals jeweils auf einen vorbestimmten Wert von 2p verschiedenen Werten zu setzen; und
die ersten, zweiten, dritten und vierten konvertierten Daten sequentiell an einen Modulator auszugeben.
13. Modulationsprogramm, um einen Computer zu bekommen, der eine Modulationsvorrichtung konfiguriert, einen Prozess zum Modulieren eines Eingangssignals durchzuführen, das auf einem der Werte von 1 bis 2(n×p+q) Steht (p ist eine ganze Zahl gleich oder größer als 2, n ist eine vorbestimmte positive ganze Zahl, und q ist eine positive ganze Zahl kleiner als n), um das modulierte Eingangssignal auszugeben, wobei Folgendes durchgeführt wird:
ein Konvertierungsprozess zum Eingeben des Eingangssignals, um auf Basis eines Wertes des Eingangssignals erste bis n-te konvertierte Daten zu erzeugen; und
ein Prozess zum Eingeben der ersten bis n-ten konvertierten Daten, um die Daten im Multiplexverfahren zu modulieren und die Daten auszugeben, wobei
der Konvertierungsprozess weiterhin Folgendes umfasst:
einen Prozess zum Einstufen des Eingangssignals in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangssignals in eine von m Gruppen, die ungleiche Parameter haben, wobei:
Signalpunkte in einer ersten Phasenebene auf M gesetzt werden, M in m Teile M11, M12, . . ., M1m geteilt wird und eine Summe jeder geteilten ganzen Zahl M11, M12, . . ., M1m gleich M ist, nämlich so, dass der Ausdruck
M = M11 + M12 + . . . +M1m
erfüllt ist;
die Signalpunkte der ersten Phasenebene in m Teile geteilt werden, die jeweils Signalpunkte M11, M12, . . ., M1m umfassen;
(n-1) Teile Mij (i ist auf eine ganze Zahl von 2 bis n gesetzt, und j ist auf eine ganze Zahl von 1 bis m gesetzt) jeweils als Signalpunkte in einer i-ten Phasenebene entsprechend den geteilten M11, M12, . . . M1m in der ersten Phasenebene zugeordnet werden;
jeder Mij auf eine ganze Zahl kleiner als M gesetzt wird (i ist auf eine ganze Zahl von 1 bis n gesetzt, und j ist auf eine ganze Zahl von 1 bis m gesetzt); und
eine Summe von jeweiligen Produkten von Signalpunkten Mij, worin i von 1 bis n, M1j × M2j × . . . × Mnj
wenn j in dem Ausdruck von 1 bis m ist, auf gleich oder über 2(np+q) gesetzt wird; und
einen Prozess zum Konvertieren, wenn das Eingangssignal zu der ersten Gruppe gehört, der ersten eingegebenen konvertierten Daten in Übereinstimmung mit dem Wert der Eingangsdaten in Daten, die auf einem der Werte von 1 bis M11 stehen, und der zweiten bis n-ten konvertierten Daten in Daten, die jeweils auf einem der verschiedenen Werte von M21 bis einem der verschiedenen Werte von Mn1 stehen, die in Übereinstimmung mit dem Wert der Eingangsdaten zugeordnet werden; oder
einen Prozess zum Konvertieren, wenn das Eingangssignal zu einer j-ten Gruppe gehört (j ist eine ganze Zahl größer als 1 und kleiner als oder gleich m), der ersten konvertierten Daten in Übereinstimmung mit dem Wert der Eingangsdaten in Daten, die auf einem der Werte von einem durch Addieren von 1 zu einer Summe der Signalpunkte M11 bis M1j-1 erhaltenen Wert bis zu einer Summe von M11 bis M1j stehen, und der zweiten bis n-ten konvertierten Daten in Daten, die jeweils auf einem der verschiedenen Werte von M2j bis einem der verschiedene Werte von Mnj stehen, die in Übereinstimmung mit dem Wert der Eingangsdaten zugeordnet werden.
14. Modulationsprogramm wie in Anspruch 13 beansprucht, bei dem M auf eine andere ganze Zahl als 2 hoch eine positive ganze Zahl und eine ganze Zahl über 2(p+q/n) gesetzt werden darf.
15. Modulationsprogramm wie in Anspruch 13 beansprucht, bei dem:
M auf eine andere ganze Zahl als 2 hoch eine positive ganze Zahl und eine ganze Zahl über 2(p+q/n) gesetzt werden darf; und
M eine ganze Zahl kleiner als 2(p+1) ist.
16. Demodulationsprogramm zum Demodulieren eines Kommunikationssignals, um ein demoduliertes Datensignal von 4p+1 Bit (p ist eine ganze Zahl gleich oder größer als 3) auszugeben, durch Steuerung eines Computers, der die folgenden Prozesse durchführt:
das Kommunikationssignal als erste, zweite, dritte und vierte demodulierte Datenstringsignale einzugeben, um die demodulierten Datenstringsignale in das demodulierte Datensignal von 4p+1 Bit zu konvertieren;
Erzeugen von vorbestimmten demodulierten Datenwerten auf Basis der durch die ersten, zweiten, dritten und vierten demodulierten Datenstringsignale angezeigten Werte als Antwort auf das erste demodulierte Datenstringsignal, das auf einem von (5/4) × 2p verschiedenen Werten steht; und
Erzeugen von vorbestimmten demodulierten Datenwerten auf Basis der durch die ersten, zweiten, dritten und vierten demodulierten Datenstringsignale angezeigten Werte als Antwort auf:
die zweiten, dritten und vierten demodulierten Datenstringsignale, die jeweils auf einem vorbestimmten Wert von (5/4) × 2p verschiedenen Werten stehen, wenn das erste demodulierte Datenstringsignal einen der Werte von 1 bis 4 × 2(p-3) annimmt;
die zweiten, dritten und vierten demodulierten Datenstringsignale, die jeweils auf einem vorbestimmten Wert von (5/4) × 2p verschiedenen Werten, einem von (5/4) × 2p verschiedenen Werten und einem von 2p verschiedenen Werten stehen, wenn das erste demodulierte Datenstringsignal einen der Werte von 1 + 4 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) annimmt;
die zweiten, dritten und vierten demodulierten Datenstringsignale, die jeweils auf einem vorbestimmten Wert von (5/4) × 2p verschiedenen Werten, einem von 2p verschiedenen Werten und einem von 2p verschiedenen Werten stehen, wenn das erste demodulierte Datenstringsignal einen der Werte von 1 + 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) annimmt; oder
die zweiten, dritten und vierten demodulierten Datenstringsignale, die jeweils auf einem vorbestimmten Wert von 2p verschiedenen Werten stehen, wenn das erste demodulierte Datenstringsignal einen der Werte von 1 + 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) + 2(p-3) annimmt;
und Ausgeben der demodulierten Datenwerte als das demodulierte Datensignal von 4p+1 Bit.
17. Demodulationsprogramm, um einen Computer zu bekommen, der eine Demodulationsvorrichtung konfiguriert, ein Signal zu empfangen und zu demodulieren, das in einer Modulationsvorrichtung moduliert wird, die den Computer umfasst, der das in einem der Ansprüche 13 bis 15 beanspruchte Programm durchführt, um Folgendes durchzuführen:
einen Prozess zum Ausgeben von ersten bis n-ten demodulierten Daten (n ist eine ganze Zahl gleich oder größer als 2) als Antwort auf das in einem Demodulator empfangene und demodulierte Signal; und
einen Datenrückkonvertierungsprozess zum Ausgeben eines Datensignals, das einen der Werte von 1 bis 2 hoch (n×p+q) annimmt, auf Basis der durch die ersten bis n-ten demodulierten Daten angezeigten Werte als Antwort auf:
die zweiten bis n-ten demodulierten Daten, die jeweils auf einem der verschiedenen Werte von M21 bis einem der verschiedenen Werte von Mn1 stehen, wenn die ersten demodulierten Daten einen der Werte von 1 bis M11 annehmen; oder
die zweiten bis n-ten demodulierten Daten, die jeweils auf einem der verschiedenen Werte von M2j bis einem der verschiedenen Werte von Mnj stehen, wenn die ersten demodulierten Daten einen der Werte von einem Wert, bei dem eine Summe von M11 bis M1j-1 (j ist eine ganze Zahl größer als 1 und kleiner als oder gleich m) zu 1 addiert wird, bis zu einer Summe von M11 bis M1j annehmen.
18. Modulations- und Demodulationsverfahren, um ein Eingangssignal von 4p+1 Bit (p ist eine ganze Zahl gleich oder größer als 3) vier Modulationssymbolen zuzuordnen, mit folgenden Schritten:
einen vorbestimmten Signalpunkt von (5/4) × 2p Signalpunkten bei einem ersten Modulationssymbol zu verwenden; und
in Übereinstimmung mit dem Eingangssignal jeweils einen vorbestimmten Signalpunkt von (5/4) × 2p Signalpunkten bei zweiten, dritten und vierten Modulationssymbolen zu verwenden, wenn das erste Modulationssymbol einen vorbestimmten Signalpunkt der Signalpunkte von 1 bis 4 × 2(p-3) annimmt;
in Übereinstimmung mit dem Eingangssignal jeweils einen vorbestimmten Signalpunkt von (5/4) × 2p Signalpunkten, einen von (5/4) × 2p Signalpunkten und einen von 2p Signalpunkten bei den zweiten, dritten und vierten Modulationssymbolen zu verwenden, wenn das erste Modulationssymbol einen vorbestimmten Signalpunkt der Signalpunkte von 1 + 4 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) annimmt;
in Übereinstimmung mit dem Eingangssignal jeweils einen vorbestimmten Signalpunkt von (5/4) × 2p Signalpunkten, einen von 2p Signalpunkten und einen von 2pSignalpunkten bei den zweiten, dritten und vierten Modulationssymbolen zu verwenden, wenn das erste Modulationssymbol einen vorbestimmten Signalpunkt der Signalpunkte von 1 + 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) annimmt; oder
in Übereinstimmung mit dem Eingangssignal jeweils einen vorbestimmten Signalpunkt von 2p Signalpunkten bei den zweiten, dritten und vierten Modulationssymbolen zu verwenden, wenn das erste Modulationssymbol einen vorbestimmten Signalpunkt der Signalpunkte von 1 + 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) bis 4 × 2(p-3) + 3 × 2(p-3) + 2 × 2(p-3) + 2(p-3) annimmt.
19. Modulationsverfahren zur Durchführung einer Modulation mit einer Mehrstufen-Zahl von 2(p+q/n) mit folgenden Schritten:
n auf eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 zu setzen, m auf eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 zu setzen, p auf eine vorbestimmte positive ganze Zahl zu setzen, q auf eine vorbestimmte positive ganze Zahl kleiner als n zu setzen, M auf eine andere ganze Zahl als einen Wert von 2 hoch eine vorbestimmte positive ganze Zahl und über 2 hoch (p+q/n), nämlich über 2(p+q/n), zu setzen;
Signalpunkte in einer ersten Phasenebene auf M zu setzen und M in m Teile M11, M12, . . ., M1m zu teilen, so dass eine Summe jeder geteilten ganzen Zahl M11, M12, . . . M1m gleich M ist, nämlich so, dass der Ausdruck
M = M11 + M12 + . . . + M1m
erfüllt ist;
die Signalpunkte der ersten Phasenebene in m Teile zu teilen, die jeweils Signalpunkte M11, M12, . . . M1m umfassen;
(n-1) Teile Mij (i ist eine ganze Zahl von 1 bis n, und j ist eine ganze Zahl von 1 bis m) jeweils als Signalpunkte in einer i-ten Phasenebene entsprechend den geteilten M11, M12, . . ., M1m in der ersten Phasenebene zuzuordnen;
jeden Mij (i ist eine ganze Zahl von 1 bis n, und j ist eine ganze Zahl von 1 bis m) kleiner als M zu setzen;
eine Summe von jeweiligen Produkten von Signalpunkten Mij, worin i von 1 bis n,
M1j × M2j × . . . × Mnj
wenn j in dem Ausdruck von 1 bis m ist, auf einen Wert gleich oder über 2(np+q) zu setzen; und
n Teilen Phasenebenen von der ersten Phasenebene bis zu einer n-ten Phasenebene ein Binärsignal von 2(np+q) zuzuordnen und (p+q/n) Bit pro Modulationssymbol zuzuordnen.
20. Modulationsverfahren mit folgenden Schritten:
ein Eingangssignal einzugeben, das auf einem der Werte von 1 bis 2 hoch (n×p+q), nämlich 2(n×p+q) steht (p ist eine vorbestimmte ganze Zahl gleich oder größer als 2, n ist eine vorbestimmte positive ganze Zahl, und q ist eine positive ganze Zahl kleiner als n), und auf Basis des Eingangssignals erste bis n-te konvertierte Daten zu erzeugen und auszugeben; und
die ersten bis n-ten konvertierten Daten einzugeben, um die konvertierten Daten zu modulieren, und die modulierten konvertierten Daten auszugeben; und
wenn die ersten bis n-ten konvertierten Daten erzeugt und ausgegeben werden, das Modulationsverfahren weiterhin die folgenden Schritte umfasst:
in Übereinstimmung mit einem Wert des Eingangssignals festzulegen, zu welcher Gruppe unter vorbestimmten ersten bis m-ten Gruppen, die ungleiche Parameter haben, das Eingangssignal gehört; wobei:
Signalpunkte einer ersten Phasenebene für die ersten konvertierten Daten auf M gesetzt werden, M in m Teile M11, M12, . . . M1m geteilt wird und eine Summe jeder geteilten ganzen Zahl M11, M12, . . ., M1m gleich M ist, nämlich so, dass der Ausdruck
M = M11 + M12 + . . . + M1m
erfüllt ist;
die Signalpunkte der ersten Phasenebene in m Teile geteilt werden, die jeweils Signalpunkte M11, M12, . . ., M1m umfassen;
(n-1) Teile Mij (i ist eine ganze Zahl von 2 bis n, und j ist eine ganze Zahl von 1 bis m) jeweils als Signalpunkte in einer i-ten Phasenebene entsprechend den geteilten M11, M12, . . . M1m in der ersten Phasenebene zugeordnet werden; und
jeder Mij (i ist auf eine ganze Zahl von 1 bis n gesetzt, und j ist auf eine ganze Zahl von 1 bis m gesetzt) auf eine ganze Zahl kleiner als M gesetzt wird; und
eine Summe von jeweiligen Produkten von Signalpunkten Mij, worin i von 1 bis n,
M1j × M2j × . . . × Mnj
wenn j in dem Ausdruck von 1 bis m ist, gleich oder über 2(np+q) ist; und
wenn das Eingangssignal zu einer ersten Gruppe gehört, die ersten konvertierten Daten in Übereinstimmung mit einem Wert des Eingangssignals in Daten, die auf einem der Werte von 1 bis M11 stehen, und die zweiten bis n-ten konvertierten Daten in Daten zu konvertieren, die jeweils auf einem der verschiedenen Werte von M21 bis einem der verschiedenen Werte von Mn1 stehen, die in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangssignals zugeordnet werden; oder
wenn das Eingangssignal zu einer j-ten Gruppe gehört (j ist eine ganze Zahl größer als 1 und kleiner als oder gleich m), die ersten konvertierten Daten in Daten, die auf einem der Werte von einem durch Addieren von 1 zu einer Summe der Signalpunkte M11 bis M1j-1 erhaltenen Wert bis zu einer Summe von M11 bis M1j stehen, und die zweiten bis n-ten konvertierten Daten in Daten zu konvertieren, die jeweils auf einem der verschiedenen Werte von M2j bis einem der verschiedenen Werte von Mnj stehen, die in Übereinstimmung mit dem Wert des Eingangssignals zugeordnet werden.
21. Modulationsverfahren wie in Anspruch 20 beansprucht, bei dem M auf eine andere ganze Zahl als 2 hoch eine positive ganze Zahl und eine ganze Zahl über 2(p+q/n) gesetzt werden darf.
22. Modulationsverfahren wie in Anspruch 19 beansprucht, bei dem M eine ganze Zahl kleiner als 2(p+1) ist.
23. Modulationsvorrichtung wie in Anspruch 20 beansprucht, bei der:
M auf eine andere ganze Zahl als 2 hoch eine positive ganze Zahl und eine ganze Zahl über 2(p+q/n) gesetzt werden darf; und
M eine ganze Zahl kleiner als 2(p+1) ist.
24. Demodulationsverfahren zum Empfangen und Demodulieren eines unter Verwendung des in einem der Ansprüche 20 bis 23 beanspruchten Modulationsverfahrens modulierten Kommunikationssignals, mit folgenden Schritten:
Empfangen und Demodulieren des Kommunikationssignals;
Ausgeben von ersten bis n-ten demodulierten Daten (n ist eine ganze Zahl gleich oder größer als 2) als Antwort auf das demodulierte Signal; und
Ausgeben eines Datensignals, das einen der Werte von 1 bis 2 hoch (n×p+q) annimmt, auf Basis von durch die ersten bis n-ten demodulierten Daten angezeigten Werten als Antwort auf:
die zweiten bis n-ten demodulierten Daten, die jeweils auf einem der verschiedenen Werte von M21 bis einem der verschiedenen Werte von Mn1 stehen, wenn die ersten demodulierten Daten einen der Werte von 1 bis M11 annehmen; oder
die zweiten bis n-ten demodulierten Daten, die jeweils auf einem der verschiedenen Werte von bis einem der verschiedenen Werte von Mnj stehen, wenn die ersten demodulierten Daten einen der Werte von einem Wert, bei dem eine Summe von M11 bis M1j-1 (j ist eine ganze Zahl größer als 1 und kleiner als oder gleich m) zu 1 addiert wird, bis zu einer Summe von M11 bis M1j annehmen.
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