JP2006128839A - 変復調システム、変調装置、復調装置及びそれに用いる位相変調方法並びに位相復調方法 - Google Patents

変復調システム、変調装置、復調装置及びそれに用いる位相変調方法並びに位相復調方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 ６相位相変調方式においてビット誤り率を最小化可能な変復調システムを提供する。
【解決手段】 変調装置１において位相変調されて出力される６値信号は、送信先の復調装置２がこれを受信し、変調装置１が変換する前の２値信号に位相変調する。変調装置１では６値信号（ｂi ，ｔi ）である（０，０），（０，１），（０，２），（１，２），（１，１），（１，０）をそれぞれ第１から第６位相に割り当てる。復調装置２による６値信号から２値信号への変換処理は、例えば送信される６値信号を蓄積してｍ個毎に、順次ｂ個の２値信号に変換して出力する。復調装置２の処理においては、第１から第６位相を６値信号（ｂi ，ｔi ）としてそれぞれ（０，０），（０，１），（０，２），（１，２），（１，１），（１，０）に割り当てる。
【選択図】 図１

Description

本発明は変復調システム、変調装置、復調装置及びそれに用いる位相変調方法並びに位相復調方法に関し、特に２の累乗以外の所定の整数値のＮに対して、所定の長さｂの２値信号を、所定の長さｍの６値位相信号に対応させて伝送する変調方法及び復調方法において、シンボル誤りに対してビット誤りを最小にする符号化に関する。
従来、特に、ディジタルマイクロ波通信、衛星通信、移動体通信等で用いられる位相変調においては、２相位相変調、４相位相変調、８相位相変調等のｎを正の整数として、２ｎ位相変調が用いられている。
ディジタルマイクロ波通信、衛星通信、移動体通信等では、一般に、回路の簡便さ及び２値信号との整合性から、２相位相変調、４相位相変調、８相位相変調等、ｎを正の整数として、２ｎ位相変調が用いられている。
送信電力、周波数の有効利用への要請に応えるために、変調技術としては、一般的には、２ｎ位相変調が方式用いられている（例えば、非特許文献１参照）。これらの変調方式では、グレイ符号化として良く知られた符号化を用いることで、シンボル誤り当たりのビット誤りを最小とすることができる。
近年の集積回路技術の進歩によって、回路の複雑さによる実現の困難さは、軽減されつつある。さらに、周波数の有効利用、送信電力の有効利用に対する要求が強くなりつつある。
多値数を２ｎとしない変調技術としては、３相、５相、６相、７相位相変調の構成について、提案されている（例えば、非特許文献２参照）。３相位相変調においては、その構成方法（例えば、特許文献１〜３参照）やビット誤りを最小化する符号化方法（例えば、特許文献４及び非特許文献２参照）が開示されている。また、６相位相変調の誤り訂正符号化に関する技術も開示されている（例えば、特許文献５，６参照）。
さらに、３相位相変調においては、構成方法（例えば、特許文献７〜９参照）やビット誤りを最小化する符号化方法（例えば、特許文献１０及び非特許文献２参照）が開示されている。６相位相変調の誤り訂正符号化に関する技術も開示されている（例えば、特許文献５，６参照）。
特開昭５３−１４７４５４号公報 特開２００３−０６０７２１号公報 特開２００３−１１０６４４号公報 特開２００４−１２９０１３号公報 特開２００３−２０４３６５号公報 特開２００３−２０４３１６号公報 特開昭５３−１４７４５４号公報 特開２００３−０６０７２１号公報 特開２００３−１１０６４４号公報 特開２００４−１２９０１３号公報 「デジタル無線通信の変復調」（齋藤洋一著、平成８年２月、電子情報通信学会発行） Ｓ．Ｎｏｄａ，Ｋ．Ｎａｋａｍｕｒａ ａｎｄ Ｋ．Ｋｏｇａ，"Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＰＳＫ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｗｈｏｓｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｐｈａｓｅｓ ｉｓ ｎｏｔ ａ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ２，"Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ＩＳＩＴＡ’０２，Ｘｉ’ａｎ，ｐｐ２３９−２４２，Ｏｃｔ．２００２．
このため、２n 位相変調において、例えば、ｎ＝２とした場合には、４相位相変調方式となる。シンボル誤り当たりのビット誤りを最小とするためには、熱雑音環境下では隣接する信号点に誤る場合が支配的と考えて、隣接信号点間のハミング距離を最小とする符号化が必要となる。この要請に応えるために、グレイ符号化が良く知られている。
しかしながら、６相位相変調において、グレイ符号化を適用した場合には、シンボル誤りに対するビット誤りが最小化されないという問題がある。その理由は、物理的な誤りが隣接シンボル間で起きるが、そのシンボル間のハミング距離が相関を有するシンボルの値に依存するためである。その結果、従来の位相変調では、誤り率特性が劣るという問題がある。６相位相変調においては、シンボル誤り当たりのビット誤りを最小化する符号化方法が解明されていない。
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、６相位相変調方式においてビット誤り率を最小化することができる変復調システム、変調装置、復調装置及びそれに用いる位相変調方法並びに位相復調方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、６相位相変調方式で回路構成を単純化することができる変復調システム、変調装置、復調装置及びそれに用いる位相変調方法並びに位相復調方法を提供することにある。
本発明による変復調システムは、変調装置において位相変調されて出力される６値信号を送信先の復調装置において受信し、前記変調装置が変換する前の２値信号に位相変調する変復調システムであって、
前記変調装置は、長さｂの２値信号を長さｍの６値信号に変換するデータ変換手段を備え、
前記データ変換手段は、長さｂ−ｍの２値信号を長さｍの３値信号に変換する変換手段を具備し、
第１から第６位相をｍ個の２値信号Ｂとｍ個の３値信号Ｔとを用いて（Ｂ，Ｔ）と表現し、それぞれ（０，０），（０，１），（０，２），（１，２），（１，１），（１，０）としている。
本発明による他の変復調システムは、変調装置において位相変調されて出力される６値信号を送信先の復調装置において受信し、前記変調装置が変換する前の２値信号に位相変調する変復調システムであって、
前記復調装置は、長さｍの６値信号を長さｂの２値信号に変換するデータ変換手段を備え、
前記データ変換手段は、長さｍの３値信号を長さｂ−ｍの２値信号に変換する変換手段を具備し、
第１から第６位相をｍ個の２値信号Ｂとｍ個の３値信号Ｔとを用いて（Ｂ，Ｔ）と表現される６値信号として、それぞれ（０，０），（０，１），（０，２）、（１，２），（１，１），（１，０）に割り当てている。
本発明による変調装置は、送信先の復調装置において変換前の２値信号に位相変調される信号を６値信号に位相変調して出力する変調装置であって、
長さｂの２値信号を長さｍの６値信号に変換するデータ変換手段を備え、
前記データ変換手段は、長さｂ−ｍの２値信号を長さｍの３値信号に変換する変換手段を具備し、
第１から第６位相をｍ個の２値信号Ｂとｍ個の３値信号Ｔとを用いて（Ｂ，Ｔ）と表現し、それぞれ（０，０），（０，１），（０，２），（１，２），（１，１），（１，０）としている。
本発明による復調装置は、変調装置において位相変調されて出力される６値信号を受信し、前記変調装置が変換する前の２値信号に位相変調する復調装置であって、
長さｍの６値信号を長さｂの２値信号に変換するデータ変換手段を備え、
前記データ変換手段は、長さｍの３値信号を長さｂ−ｍの２値信号に変換する変換手段を具備し、
第１から第６位相をｍ個の２値信号Ｂとｍ個の３値信号Ｔとを用いて（Ｂ，Ｔ）と表現される６値信号として、それぞれ（０，０），（０，１），（０，２），（１，２），（１，１），（１，０）に割り当てている。
本発明による位相変調方法は、変調装置において位相変調されて出力される６値信号を送信先の復調装置において受信し、前記変調装置が変換する前の２値信号に位相変調する変復調システムに用いられる位相変調方法であって、
前記変調装置が、長さｂの２値信号を長さｍの６値信号に変換するデータ変換処理を実行し、
前記データ変換処理は、長さｂ−ｍの２値信号を長さｍの３値信号に変換する変換処理を含み、
第１から第６位相をｍ個の２値信号Ｂとｍ個の３値信号Ｔとを用いて（Ｂ，Ｔ）と表現し、それぞれ（０，０），（０，１），（０，２），（１，２），（１，１），（１，０）としている。
本発明による位相復調方法は、変調装置において位相変調されて出力される６値信号を送信先の復調装置において受信し、前記変調装置が変換する前の２値信号に位相変調する変復調システムに用いられる位相復調方法であって、
前記復調装置が、長さｍの６値信号を長さｂの２値信号に変換するデータ変換処理を実行し、
前記データ変換処理は、長さｍの３値信号を長さｂ−ｍの２値信号に変換する変換処理を含み、
第１から第６位相をｍ個の２値信号Ｂとｍ個の３値信号Ｔとを用いて（Ｂ，Ｔ）と表現される６値信号として、それぞれ（０，０），（０，１），（０，２），（１，２），（１，１），（１，０）に割り当てている。
本発明による他の位相変調方法は、ｂを整数として、ｍをｂ／ｌｏｇ2 ６に略等しい整数として、長さｂの２値信号を長さｍの６値信号に変換して６値位相信号に対応させて２値信号を伝送する位相変調方法であって、
前記長さｂの２値信号を前記長さｍの６値信号に変換するデータ変換処理において、長さｂ−ｍの２値信号を長さｍの３値信号に変換する処理を含み、
第１から第６位相を、ｍ個の２値信号Ｂとｍ個の３値信号Ｔとを用いて（Ｂ，Ｔ）と表現し、（０，０），（０，１），（０，２），（１，２），（１，１），（１，０）としている。
すなわち、本発明の変復調システムは、ｂを整数として、ｍをｂ／ｌｏｇ2 ６にほぼ等しく大きい整数として、長さｂの２値信号を長さｍの６値信号に変換して６値位相信号に対応させて２値信号を伝送する位相変調方法において、長さｂの２値信号を長さｍの６値信号に変換するデータ変換部が、長さｂ−ｍの２値信号を長さｍの３値信号に変換し、第１から第６位相をｍ個の２値信号Ｂとｍ個の３値信号Ｔとを用いて（Ｂ，Ｔ）と表現し、（０，０），（０，１），（０，２），（１，２），（１，１），（１，０）とすることを特徴としている。
上記の長さｂ−ｍの２値信号を長さｍの３値信号に変換する際には、長さｍの３値信号の全ての距離１の誤りに対して、長さｂ−ｍの２値信号の各ビットの平均誤り率を小さくするように、長さｂ−ｍの２値信号と長さｍの３値信号との対応付けを行い、長さｂの２値信号から長さｍの６値信号への変換を行っている。
また、上記の長さｂ−ｍの２値信号を長さｍの３値信号に変換する際には、ｂ＝５、ｍ＝２として、長さ３の２値信号に対して長さ２の３値信号への変換を行うデータ変換部が、
長さ３の２値信号と長さ２の３値信号との対応として、長さ２の３値信号８個の組（（０，０），（０，１），（０，２），（１，０），（１，１），（１，２），（２，０），（２，１））に対して、
長さ３の２値信号８個を一組として、
（（０，０，０），（０，０，１），（０，１，１），（１，１，０），（１，１，１），（０，１，０），（１，０，０），（１，０，１）），（（０，０，０），（０，０，１），（０，１，０），（１，１，０），（１，１，１），（０，１，１），（１，０，０），（１，０，１）），（（０，０，０），（０，１，１），（０，０，１），（１，０，０），（１，１，１），（１，０，１），（０，１，０），（１，１，０）），（（０，０，０），（０，１，１），（０，０，１），（１，０，０），（１，１，１），（１，０，１），（１，１，０），（０，１，０））の４組うちのいずれかの組を割り当てる変換規則にしたがって、長さ３の２値信号から長さ２の３値信号への変換を行っている。
さらに、上記の４組の変換規則において、長さ３の２値信号に対して長さ２の３値信号への変換を行うデータ変換部が、
長さ２の３値信号（０，０），（０，１），（０，２），（１，０），（１，１），（１，２），（２，０），（２，１）に対して、
長さ３の２値信号（ｂ２，ｂ１，ｂ０）のそれぞれに、長さ３の２値信号（ｖ２，ｖ１，ｖ０）［但し、（ｖ２，ｖ１，ｖ０）は、（０，０，１），（０，１，０），（０，１，１），（１，０，０），（１，０，１），（１，１，０），（１，１，１）のうちのいずれか］を加え、（ｂ２＋ｖ２，ｂ１＋ｖ１，ｂ０＋ｖ０）（但し、演算記号＋は排他的論理和を表す）として、各ビットを割り当てることで、長さ３の２値信号から長さ２の３値信号への変換を行っている。
さらにまた、上記の４組の変換規則において、データ変換部が、長さ２の３値信号と長さ３の２値信号との間の変換規則として、
長さ２の３値信号（０，０），（０，１），（０，２），（１，０），（１，１），（１，２），（２，０），（２，１）に対して、
上述した４組に対して長さ３の２値信号から長さ２の３値信号への変換を行った３２組に対して、２値信号（ｂ２，ｂ１，ｂ０）の各ビットを入れ替えて、（ｂ２，ｂ０，ｂ１），（ｂ１，ｂ０，ｂ２），（ｂ１，ｂ２，ｂ０），（ｂ０，ｂ０，ｂ２），（ｂ０，ｂ２，ｂ１）として、各ビットを割り当てることで、長さ３の２値信号から長さ２の３値信号への変換を行っている。
６位相変調においては、長さｂの２値信号を長さｍの６値信号に変換するデータ変換部が、長さｂ−ｍの２値信号を長さｍの３値信号に変換する手段を含み、第１から第６位相を、ｍ個の２値信号Ｂとｍ個の３値信号Ｔを用いて（Ｂ、Ｔ）と表現して、（０，０），（０，１），（０，２），（１，２），（１，１），（１，０）とすることで、（０，２），（１，２）間及び（１，０），（０，０）間のハミング距離を１にすることが可能となる。したがって、６位相変調においては、（０，０），（０，１），（０，２），（１，０），（１，１），（１，２）とした場合に比べてハミング距離が小さくなっており、ビット誤り率を小さくすることが可能となる。
また、長さｂ−ｍの２値信号を長さｍの３値信号に変換する手段においては、長さｍの３値信号の全ての距離１の誤りに対して、長さｂ−ｍの２値信号の各ビットの平均誤り率を小さくするように、長さｂ−ｍの２値信号と長さｍの３値信号との対応付けを行うことで、（０，０），（０，１）間、（０，１），（０，２）間、（１，２），（１，１）間、（１，１），（１，０）間それぞれの誤りに対してハミング距離が小さくなっており、ビット誤り率を小さくすることが可能となる。
本発明の変復調システムは、以下に述べるような構成及び動作とすることで、６相位相変調方式においてビット誤り率を最小化することができるという効果が得られる。
また、本発明の他の変復調システムは、以下に述べるような構成及び動作とすることで、６相位相変調方式で回路構成を単純化することができるという効果が得られる。
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態による変復調システム（通信システム）の構成を示すブロック図である。図１において、本実施の形態による通信システム３は変調装置１を搭載する送信機１０と復調装置２を搭載する受信機２０とから構成されている。
変調装置１において位相変調されて出力される６値信号は、送信先の復調装置２がこれを受信し、変調装置１が変換する前の２値信号に位相変調する。この変調装置１の処理においては、上述したように、６値信号（ｂi ，ｔi ）である（０，０），（０，１），（０，２），（１，２），（１，１），（１，０）をそれぞれ第１から第６位相に割り当てる。
この復調装置２による６値信号から２値信号への変換処理は、本発明の実施の形態による変調装置１と同様にして実行することができ、例えば送信される６値信号を蓄積してｍ個毎に、順次ｂ個の２値信号に変換して出力することができる。
この復調装置２の処理においては、第１から第６位相を６値信号（ｂi ，ｔi ）としてそれぞれ（０，０），（０，１），（０，２），（１，２），（１，１），（１，０）に割り当てる。
図２は本発明の実施の形態による符号化処理を示す図であり、図３は本発明の実施の形態による符号化における隣接信号点とのハミング距離を示す図であり、図４は本発明の実施の形態によるグレイ符号化における隣接信号点とのハミング距離を示す図であり、図５は本発明の実施の形態による誤り率特性の比較を示す図である。これら図１〜図５を参照して本発明の実施の形態による通信システム３の動作について説明する。
図２（ｃ）は入力信号（ｂ２，ｂ１，ｂ０）を有相関で２シンボルの３値信号（Ｔ１，Ｔ０）への符号化を行う際の対応表を示している。図２（ｂ）は入力信号（ｂ４，ｂ３）を無相関で２シンボルの２値信号Ｂ１，Ｂ０への符号化を行う際の対応表を示している。図２（ａ）は有相関の３値信号（Ｔ１，Ｔ０）と、無相関の２値信号Ｂ１，Ｂ０とを６値の位相に符号化する際の対応表を示している。サフィックスの０，１はそれぞれ第１，第２のシンボルを示す。
次に、図２（ａ）に示す対応表で、位相３，４間と位相６，０間とは１ビットの２値信号のみが異なるために、ハミング距離は１である。また、図２（ａ）に示す対応表で、位相１，２間、位相２，３間、位相４，５間、位相５，６間はそれぞれ１ビットの３値信号のみが異なり、ハミング距離は最小に符号化されている。
図３に本発明の実施の形態による符号化を適用した場合の隣接信号点間のハミング距離の平均値を示す。６値信号ｈ１，ｈ０の各々に±１の誤りが生じた時に、２値信号の誤り前後のハミング距離である。ハミング距離の平均値は１９／１６となっている。
一方、図４にグレイ符号化を適用した場合の隣接信号点間のハミング距離の平均値を示す。６値信号ｈ１，ｈ０の各々に±１の誤りが生じた時に、２値信号の誤り前後のハミング距離である。ハミング距離の平均値は２となっている。
本発明の実施の形態による他の例においては、６相位相変調でｂ＝５，ｍ＝２の場合について説明したように、その基本的構成が上記の通りである。一方、長さｂの二値信号を長さｍの６値信号に変換するデータ変換部において、他の構成も可能である。例えば、（ｂ、ｍ）の組み合わせとして、（１８，７），（２３，９），（３１，１２）の場合についても、誤り率の最小化のために本発明の実施の形態による技術を適用することができる。
一般に、Ｎ相位相変調のビット誤り率は、
Figure 2006128839
Figure 2006128839
 という式で表される。ここで、βはビット誤り係数であり、隣接する信号点との平均ハミング距離である。このビット誤り係数βは２値信号の符号化によってその値が異なる。ηは伝送効率であり、ｂビットをｍシンボルで伝送する時にはｂ／ｍである。γは１ビット当たりの信号エネルギー対雑音電力密度比（Ｅｂ・Ｎｏ）である。Ｎは、位相数であり本発明の実施の形態ではＮ＝６である。ｅｒｆｃ（ｘ）は誤差補関数である。
６相位相変調でグレイ符号化を適用した場合には、β＝２である。一方、本発明の実施の形態による符号化を適用した場合には、β＝１９／１６である。したがって、本発明の実施の形態による符号化を適用した場合には、ビット誤りの数を約４０％削減することができる。つまり、本発明の実施の形態では、ビット誤り率特性を最小化することができる。
図５に本発明の実施の形態による符号化を適用した場合の誤り率特性を、グレイ符号化を適用した場合と比較して示す。本発明の実施の形態による符号化はＢＥＲ＝１０-3点で、所要Ｅｂ／Ｎｏで約０．４ｄＢ優れている。
また、本発明の実施の形態では、５ビットの二値信号を２シンボルの６値信号に変換する場合に比べて、５ビットのうちの３ビットの二値信号を２シンボルの３値信号に変換し、５ビットの内の２ビットの二値信号に関しては接続を変更するだけで実現することができるので、回路を簡便化することができる。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。尚、本発明の一実施例による変復調システム（通信システム）は上述した図１に示す本発明の実施の形態による通信システム３と同様の構成であり、その動作も同様である。
図６は本発明の一実施例による変調装置の構成を示すブロック図である。図６において、本発明の一実施例による変調装置１は直列／並列変換回路１１と、２値／３値変換回路１２と、並列／直列変換回路（多重化回路）１３と、６値変調回路１４とから構成されている。
直列／並列変換回路１１はｂビットの直列の２値信号データを入力とし、（ｂ−ｍ）ビットとｍビットとの並列２値信号データを出力とする。２値／３値変換回路１２は（ｂ−ｍ）ビットの並列２値信号データを３値信号に変換する。
並列／直列変換回路１３は直列／並列変換回路１１から出力されるｍビットの２値信号データと、２値／３値変換回路１２から出力されるｍ桁の３値信号データとを組み合わせて１本のシリアル信号に変換する。６値変調回路１４は並列／直列変換回路１３から順次出力される６値信号を６値位相信号に変調する。
この時、並列／直列変換回路１３は２値／３値変換回路１２の出力である長さｍの３値信号（ｔm-1 ，ｔm-2 ，・・・，ｔ1 ，ｔ0 ）と、直列／並列変換回路１１の出力である長さｍの２値信号（ｂm-1 ，ｂm-2 ，・・・，ｂ1 ，ｂ0 ）とを受けて、６値信号（ｂi ，ｔi ）（ｉ＝０，１，・・・，ｍ−１）として出力する。
６値変調回路１４は６値信号（ｂi ，ｔi ）である（０，０），（０，１），（０，２），（１，２），（１，１），（１，０）をそれぞれ第１から第６位相に割り当てる。
この場合、熱雑音環境下では隣接位相点に誤る場合が支配的であると考えられ、隣接位相点には２値信号または３値信号のいずれか一方が誤っており、３値信号の誤りは最小化されているので、伝送される６値信号の全ての誤りに対して、２値信号の平均誤り率は最小化されている。
図７は本発明の一実施例による復調装置の構成を示すブロック図である。図７において、本発明の一実施例による復調装置２は６値復調回路２１と、直列／並列変換回路（分離化回路）２２と、３値／２値変換回路２３と、並列／直列変換回路２４とから構成されている。
６値復調回路２１は６値位相信号を復調し、直列／並列変換回路２２は６値復調回路２１の入力である１本のシリアル信号をｍビットの２値信号データとｍ桁の３値信号データとの組み合わせに変換する。３値／２値変換回路２３はｍ桁の３値信号を（ｂ−ｍ）ビットの２値信号に変換する。
並列／直列変換回路２４は３値／２値変換回路２３の出力である並列（ｂ−ｍ）ビットと、直列／並列変換回路２２の出力である並列ｍビットの２値信号データとを入力とし、ｍビットの直列２値信号データを出力とする。
この時、６値復調回路２１は第１から第６位相を、６値信号（ｂi ，ｔi ）としてそれぞれ（０，０），（０，１），（０，２），（１，２），（１，１），（１，０）に割り当てる。
直列／並列変換回路２２は６値信号（ｂi ，ｔi ）（ｉ＝０，１，・・・，ｍ−１）を入力として、長さｍの３値信号（ｔm-1 ，ｔm-2 ，・・・，ｔ1 ，ｔ0 ）と、長さｍの２値信号（ｂm-1 ，ｂm-2 ，・・・，ｂ1 ，ｂ0 ）とを出力する。
この場合、熱雑音環境下では隣接位相点に誤る場合が支配的であると考えられ、隣接位相点には２値信号または３値信号のいずれか一方が誤っており、３値信号の誤りは最小化されているので、伝送される６値信号の全ての誤りに対して、２値信号の平均誤り率は最小化されている。
図８は本発明の一実施例による変調装置１の動作を示すフローチャートである。これら図１と図６と図８とを参照して本発明の一実施例による変調装置１の動作について説明する。
変調装置１は直列／並列変換回路１１にてｂビットの直列の２値信号データを入力とし、（ｂ−ｍ）ビットとｍビットの並列２値信号データとを出力とする直列／並列変換処理を行う（図８ステップＳ１）。続いて、変調装置１は２値／３値変換回路１２にて（ｂ−ｍ）ビットの並列２値信号データを３値信号に変換する２値／３値変換処理を行う（図８ステップＳ２）。
次に、変調装置１は並列／直列変換回路１３にてステップＳ１の直列／並列変換処理から出力されるｍビットの２値信号データと、ステップＳ２の２値／３値変換処理から出力されるｍ桁の３値信号データとを組み合わせて１本のシリアル信号に変換する並列／直列変換処理を行う（図８ステップＳ３）。
最後に、変調装置１は６値変調回路１４にて上記のステップＳ３の並列／直列変換処理から順次出力される６値信号を６値位相信号に変調する６値変調処理を行う（図８ステップＳ４）。
この時、ステップＳ３の並列／直列変換処理では、ステップＳ２の２値／３値変換処理の出力である長さｍの３値信号（ｔm-1 ，ｔm-2 ，・・・，ｔ1 ，ｔ0 ）と、ステップＳ１の直列／並列変換処理の出力である長さｍの２値信号（ｂm-1 ，ｂm-2 ，・・・，ｂ1 ，ｂ0 ）とを受けて、６値信号（ｂi ，ｔi ）（ｉ＝０，１，・・・，ｍ−１）として出力する。
ステップＳ４の６値変調処理では、６値信号（ｂi ，ｔi ）である（０，０），（０，１），（０，２），（１，２），（１，１），（１，０）をそれぞれ第１から第６位相に割り当てる。
この場合、熱雑音環境下では隣接位相点に誤る場合が支配的であると考えられ、隣接位相点には２値信号または３値信号のいずれか一方が誤っており、３値信号の誤りは最小化されているので、伝送される６値信号の全ての誤りに対して、２値信号の平均誤り率は最小化されている。
図９は本発明の一実施例による復調装置２の動作を示すフローチャートである。これら図１と図７と図９とを参照して本発明の一実施例による復調装置２の動作について説明する。
復調装置２は６値復調回路２１にて６値位相信号を復調する６値復調処理を行い（図９ステップＳ１１）、直列／並列変換回路２２にて上記のステップＳ１１の６値復調処理からの入力である１本のシリアル信号を、ｍビットの２値信号データとｍ桁の３値信号データとの組み合わせに変換する直列／並列変換処理を行う（図９ステップＳ１２）。
続いて、復調装置２は３値／２値変換回路２３にてｍ桁の３値信号を（ｂ−ｍ）ビットの２値信号に変換する３値／２値変換処理を行い（図９ステップＳ１３）、並列／直列変換回路２４にて上記のステップＳ１２の３値／２値変換処理の出力である並列（ｂ−ｍ）ビットと、上記のステップＳ１１の直列／並列変換処理の出力である並列ｍビットの２値信号データとを入力とし、ｍビットの直列２値信号データを出力とする並列／直列変換処理を行う（図９ステップＳ１４）。
この時、ステップＳ１１の６値復調処理は第１から第６の位相を、６値信号（ｂi ，ｔi ）としてそれぞれ（０，０），（０，１），（０，２），（１，２），（１，１），（１，０）に割り当てる。
ステップＳ１２の直列／並列変換処理では、６値信号（ｂi ，ｔi ）（ｉ＝０，１，・・・，ｍ−１）を入力として、長さｍの３値信号（ｔm-1 ，ｔm-2 ，・・・，ｔ1 ，ｔ0 ）と、長さｍの２値信号（ｂm-1 ，ｂm-2 ，・・・，ｂ1 ，ｂ0 ）とを出力する。
この場合、熱雑音環境下では隣接位相点に誤る場合が支配的であると考えられ、隣接位相点には２値信号又は３値信号のいずれか一方が誤っており、３値信号の誤りは最小化されているので、伝送される６値信号の全ての誤りに対して、２値信号の平均誤り率は最小化されている。
これによって、本実施例では、６相位相変調方式においてビット誤り率を最小化することができ、６相位相変調方式で回路構成を単純化することができるという効果が得られる。
本発明の実施の形態による変復調システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態による符号化処理を示す図である。 図３は本発明の実施の形態による符号化における隣接信号点とのハミング距離を示す図である。 図４は本発明の実施の形態によるグレイ符号化における隣接信号点とのハミング距離を示す図である。 図５は本発明の実施の形態による誤り率特性の比較を示す図である。 本発明の一実施例による変調装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例による復調装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例による変調装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施例による復調装置の動作を示すフローチャートである。
符号の説明
１ 変調装置
２ 復調装置
３ 通信システム
１０ 送信機
１１，２２ 直列／並列変換回路
１２ ２値／３値変換回路
１３，２４ 並列／直列変換回路
１４ ６値変調回路
２０ 受信機
２１ ６値復調回路
２３ ３値／２値変換回路

Claims (29)

  1. 変調装置において位相変調されて出力される６値信号を送信先の復調装置において受信し、前記変調装置が変換する前の２値信号に位相変調する変復調システムであって、
    前記変調装置は、長さｂの２値信号を長さｍの６値信号に変換するデータ変換手段を有し、
    前記データ変換手段は、長さｂ−ｍの２値信号を長さｍの３値信号に変換する変換手段を含み、
    第１から第６位相をｍ個の２値信号Ｂとｍ個の３値信号Ｔとを用いて（Ｂ，Ｔ）と表現し、それぞれ（０，０），（０，１），（０，２），（１，２），（１，１），（１，０）とすることを特徴とする変復調システム。
  2. 前記変換手段において、長さｍの３値信号の全ての距離１の誤りに対して、長さｂ−ｍの２値信号の各ビットの平均誤り率を小さくするように、長さｂ−ｍの２値信号と長さｍの３値信号との対応付けを行い、前記長さｂの２値信号から前記長さｍの６値信号への変換を行うことを特徴とする請求項１記載の変復調システム。
  3. ｂを整数とし、ｍをｂ／ｌｏｇ2 ６に略等しい整数とすることを特徴とする請求項１または請求項２記載の変復調システム。
  4. 前記変換手段において、ｂ＝５，ｍ＝２として、
    前記データ変換手段が、長さ３の２値信号と長さ２の３値信号との対応として、前記長さ２の３値信号の８個の組（（０，０），（０，１），（０，２），（１，０），（１，１），（１，２），（２，０），（２，１））に対して、前記長さ３の２値信号の８個を一組として、
    （（０，０，０），（０，０，１），（０，１，１），（１，１，０），（１，１，１），（０，１，０），（１，０，０），（１，０，１）），
    （（０，０，０），（０，０，１），（０，１，０），（１，１，０），（１，１，１），（０，１，１），（１，０，０），（１，０，１）），
    （（０，０，０），（０，１，１），（０，０，１），（１，０，０），（１，１，１），（１，０，１），（０，１，０），（１，１，０）），
    （（０，０，０），（０，１，１），（０，０，１），（１，０，０），（１，１，１），（１，０，１），（１，１，０），（０，１，０））
    の４組のうちのいずれかの組を割り当てる変換規則にしたがって長さ３の２値信号から長さ２の３値信号への変換を行うことを特徴とする請求項１記載の変復調システム。
  5. 前記変換規則において、前記データ変換手段が、長さ２の３値信号（０，０），（０，１），（０，２），（１，０），（１，１），（１，２），（２，０），（２，１）に対して、長さ３の２値信号（ｂ２，ｂ１，ｂ０）のそれぞれに、長さ３の２値信号（ｖ２，ｖ１，ｖ０）［（ｖ２，ｖ１，ｖ０）は（０，０，１），（０，１，０），（０，１，１），（１，０，０），（１，０，１），（１，１，０），（１，１，１）のうちのいずれか］を加え、（ｂ２＋ｖ２，ｂ１＋ｖ１，ｂ０＋ｖ０）（演算記号＋は排他的論理和）として、各ビットを割り当てることで、長さ３の２値信号から長さ２の３値信号への変換を行うことを特徴とする請求項４記載の変復調システム。
  6. 前記変換規則において、前記長さ３の２値信号から長さ２の３値信号への変換を行った３２組に対して、２値信号（ｂ２，ｂ１，ｂ０）の各ビットを入れ替えて、（ｂ２，ｂ０，ｂ１），（ｂ１，ｂ０，ｂ２），（ｂ１，ｂ２，ｂ０），（ｂ０，ｂ０，ｂ２），（ｂ０，ｂ２，ｂ１）として、各ビットを割り当てることで、長さ３の２値信号から長さ２の３値信号への変換を行うことを特徴とする請求項５記載の変復調システム。
  7. 変調装置において位相変調されて出力される６値信号を送信先の復調装置において受信し、前記変調装置が変換する前の２値信号に位相変調する変復調システムであって、
    前記復調装置は、長さｍの６値信号を長さｂの２値信号に変換するデータ変換手段を有し、
    前記データ変換手段は、長さｍの３値信号を長さｂ−ｍの２値信号に変換する変換手段を含み、
    第１から第６位相をｍ個の２値信号Ｂとｍ個の３値信号Ｔとを用いて（Ｂ，Ｔ）と表現される６値信号として、それぞれ（０，０），（０，１），（０，２），（１，２），（１，１），（１，０）に割り当てることを特徴とする変復調システム。
  8. ｂを整数とし、ｍをｂ／ｌｏｇ2 ６に略等しい整数とすることを特徴とする請求項７記載の変復調システム。
  9. 送信先の復調装置において変換前の２値信号に位相変調される信号を６値信号に位相変調して出力する変調装置であって、
    長さｂの２値信号を長さｍの６値信号に変換するデータ変換手段を有し、
    前記データ変換手段は、長さｂ−ｍの２値信号を長さｍの３値信号に変換する変換手段を含み、
    第１から第６位相をｍ個の２値信号Ｂとｍ個の３値信号Ｔとを用いて（Ｂ，Ｔ）と表現し、それぞれ（０，０），（０，１），（０，２），（１，２），（１，１），（１，０）とすることを特徴とする変調装置。
  10. 前記変換手段において、長さｍの３値信号の全ての距離１の誤りに対して、長さｂ−ｍの２値信号の各ビットの平均誤り率を小さくするように、長さｂ−ｍの２値信号と長さｍの３値信号との対応付けを行い、前記長さｂの２値信号から前記長さｍの６値信号への変換を行うことを特徴とする請求項９記載の変調装置。
  11. ｂを整数とし、ｍをｂ／ｌｏｇ2 ６に略等しい整数とすることを特徴とする請求項９または請求項１０記載の変調装置。
  12. 前記変換手段において、ｂ＝５，ｍ＝２として、
    前記データ変換手段が、長さ３の２値信号と長さ２の３値信号との対応として、前記長さ２の３値信号の８個の組（（０，０），（０，１），（０，２），（１，０），（１，１），（１，２），（２，０），（２，１））に対して、前記長さ３の２値信号の８個を一組として、
    （（０，０，０），（０，０，１），（０，１，１），（１，１，０），（１，１，１），（０，１，０），（１，０，０），（１，０，１）），
    （（０，０，０），（０，０，１），（０，１，０），（１，１，０），（１，１，１），（０，１，１），（１，０，０），（１，０，１）），
    （（０，０，０），（０，１，１），（０，０，１），（１，０，０），（１，１，１），（１，０，１），（０，１，０），（１，１，０）），
    （（０，０，０），（０，１，１），（０，０，１），（１，０，０），（１，１，１），（１，０，１），（１，１，０），（０，１，０））
    の４組のうちのいずれかの組を割り当てる変換規則にしたがって長さ３の２値信号から長さ２の３値信号への変換を行うことを特徴とする請求項９記載の変調装置。
  13. 前記変換規則において、前記データ変換手段が、長さ２の３値信号（０，０），（０，１），（０，２），（１，０），（１，１），（１，２），（２，０），（２，１）に対して、長さ３の２値信号（ｂ２，ｂ１，ｂ０）のそれぞれに、長さ３の２値信号（ｖ２，ｖ１，ｖ０）［（ｖ２，ｖ１，ｖ０）は（０，０，１），（０，１，０），（０，１，１），（１，０，０），（１，０，１），（１，１，０），（１，１，１）のうちのいずれか］を加え、（ｂ２＋ｖ２，ｂ１＋ｖ１，ｂ０＋ｖ０）（演算記号＋は排他的論理和）として、各ビットを割り当てることで、長さ３の２値信号から長さ２の３値信号への変換を行うことを特徴とする請求項１２記載の変調装置。
  14. 前記変換規則において、前記長さ３の２値信号から長さ２の３値信号への変換を行った３２組に対して、２値信号（ｂ２，ｂ１，ｂ０）の各ビットを入れ替えて、（ｂ２，ｂ０，ｂ１），（ｂ１，ｂ０，ｂ２），（ｂ１，ｂ２，ｂ０），（ｂ０，ｂ０，ｂ２），（ｂ０，ｂ２，ｂ１）として、各ビットを割り当てることで、長さ３の２値信号から長さ２の３値信号への変換を行うことを特徴とする請求項１３記載の変調装置。
  15. 変調装置において位相変調されて出力される６値信号を受信し、前記変調装置が変換する前の２値信号に位相変調する復調装置であって、
    長さｍの６値信号を長さｂの２値信号に変換するデータ変換手段を有し、
    前記データ変換手段は、長さｍの３値信号を長さｂ−ｍの２値信号に変換する変換手段を含み、
    第１から第６位相をｍ個の２値信号Ｂとｍ個の３値信号Ｔとを用いて（Ｂ，Ｔ）と表現される６値信号として、それぞれ（０，０），（０，１），（０，２），（１，２），（１，１），（１，０）に割り当てることを特徴とする復調装置。
  16. ｂを整数とし、ｍをｂ／ｌｏｇ2 ６に略等しい整数とすることを特徴とする請求項１５記載の変復調システム。
  17. 変調装置において位相変調されて出力される６値信号を送信先の復調装置において受信し、前記変調装置が変換する前の２値信号に位相変調する変復調システムに用いられる位相変調方法であって、
    前記変調装置が、長さｂの２値信号を長さｍの６値信号に変換するデータ変換処理を実行し、
    前記データ変換処理は、長さｂ−ｍの２値信号を長さｍの３値信号に変換する変換処理を含み、
    第１から第６位相をｍ個の２値信号Ｂとｍ個の３値信号Ｔとを用いて（Ｂ，Ｔ）と表現し、それぞれ（０，０），（０，１），（０，２），（１，２），（１，１），（１，０）とすることを特徴とする位相変調方法。
  18. 前記変換処理において、長さｍの３値信号の全ての距離１の誤りに対して、長さｂ−ｍの２値信号の各ビットの平均誤り率を小さくするように、長さｂ−ｍの２値信号と長さｍの３値信号との対応付けを行い、前記長さｂの２値信号から前記長さｍの６値信号への変換を行うことを特徴とする請求項１７記載の位相変調方法。
  19. ｂを整数とし、ｍをｂ／ｌｏｇ2 ６に略等しい整数とすることを特徴とする請求項１７または請求項１８記載の位相変調方法。
  20. 前記変換処理において、ｂ＝５，ｍ＝２として、
    前記データ変換処理が、長さ３の２値信号と長さ２の３値信号との対応として、前記長さ２の３値信号の８個の組（（０，０），（０，１），（０，２），（１，０），（１，１），（１，２），（２，０），（２，１））に対して、前記長さ３の２値信号の８個を一組として、
    （（０，０，０），（０，０，１），（０，１，１），（１，１，０），（１，１，１），（０，１，０），（１，０，０），（１，０，１）），
    （（０，０，０），（０，０，１），（０，１，０），（１，１，０），（１，１，１），（０，１，１），（１，０，０），（１，０，１）），
    （（０，０，０），（０，１，１），（０，０，１），（１，０，０），（１，１，１），（１，０，１），（０，１，０），（１，１，０）），
    （（０，０，０），（０，１，１），（０，０，１），（１，０，０），（１，１，１），（１，０，１），（１，１，０），（０，１，０））
    の４組のうちのいずれかの組を割り当てる変換規則にしたがって長さ３の２値信号から長さ２の３値信号への変換を行うことを特徴とする請求項１７記載の位相変調方法。
  21. 前記変換規則において、前記データ変換処理が、長さ２の３値信号（０，０）、（０，１），（０，２），（１，０），（１，１），（１，２），（２，０），（２，１）に対して、長さ３の２値信号（ｂ２，ｂ１，ｂ０）のそれぞれに、長さ３の２値信号（ｖ２，ｖ１，ｖ０）［（ｖ２，ｖ１，ｖ０）は（０，０，１），（０，１，０），（０，１，１），（１，０，０），（１，０，１），（１，１，０），（１，１，１）のうちのいずれか］を加え、（ｂ２＋ｖ２，ｂ１＋ｖ１，ｂ０＋ｖ０）（演算記号＋は排他的論理和）として、各ビットを割り当てることで、長さ３の２値信号から長さ２の３値信号への変換を行うことを特徴とする請求項２０記載の位相変調方法。
  22. 前記変換規則において、前記長さ３の２値信号から長さ２の３値信号への変換を行った３２組に対して、２値信号（ｂ２，ｂ１，ｂ０）の各ビットを入れ替えて、（ｂ２，ｂ０，ｂ１），（ｂ１，ｂ０，ｂ２），（ｂ１，ｂ２，ｂ０），（ｂ０，ｂ０，ｂ２），（ｂ０，ｂ２，ｂ１）として、各ビットを割り当てることで、長さ３の２値信号から長さ２の３値信号への変換を行うことを特徴とする請求項２１記載の位相変調方法。
  23. 変調装置において位相変調されて出力される６値信号を送信先の復調装置において受信し、前記変調装置が変換する前の２値信号に位相変調する変復調システムに用いられる位相復調方法であって、
    前記復調装置が、長さｍの６値信号を長さｂの２値信号に変換するデータ変換処理を実行し、
    前記データ変換処理は、長さｍの３値信号を長さｂ−ｍの２値信号に変換する変換処理を含み、
    第１から第６位相をｍ個の２値信号Ｂとｍ個の３値信号Ｔとを用いて（Ｂ，Ｔ）と表現される６値信号として、それぞれ（０，０），（０，１），（０，２），（１，２），（１，１），（１，０）に割り当てることを特徴とする位相復調方法。
  24. ｂを整数とし、ｍをｂ／ｌｏｇ2 ６に略等しい整数とすることを特徴とする請求項２３記載の位相復調方法。
  25. ｂを整数として、ｍをｂ／ｌｏｇ2 ６に略等しい整数として、長さｂの２値信号を長さｍの６値信号に変換して６値位相信号に対応させて２値信号を伝送する位相変調方法であって、
    前記長さｂの２値信号を前記長さｍの６値信号に変換するデータ変換処理において、長さｂ−ｍの２値信号を長さｍの３値信号に変換する処理を含み、
    第１から第６位相を、ｍ個の２値信号Ｂとｍ個の３値信号Ｔとを用いて（Ｂ，Ｔ）と表現し、（０，０），（０，１），（０，２），（１，２），（１，１），（１，０）とすることを特徴とする位相変調方法。
  26. 前記長さｂ−ｍの２値信号を前記長さｍの３値信号に変換する処理において、
    前記長さｍの３値信号の全ての距離１の誤りに対して、前記長さｂ−ｍの２値信号の各ビットの平均誤り率を小さくするように、前記長さｂ−ｍの２値信号と前記長さｍの３値信号との対応付けを行い、前記長さｂの２値信号から前記長さｍの６値信号への変換を行うことを特徴とする請求項２５記載の位相変調方法。
  27. 前記長さｂ−ｍの２値信号を前記長さｍの３値信号に変換する処理において、ｂ＝５，ｍ＝２とし、
    長さ３の２値信号に対して長さ２の３値信号への変換を行うデータ変換処理が、前記長さ３の２値信号と前記長さ２の３値信号との対応として前記長さ２の３値信号の８個の組（（０，０），（０，１），（０，２），（１，０），（１，１），（１，２），（２，０），（２，１））に対して、前記長さ３の２値信号の８個を一組として、
    （（０，０，０），（０，０，１），（０，１，１），（１，１，０），（１，１，１），（０，１，０），（１，０，０），（１，０，１）），
    （（０，０，０），（０，０，１），（０，１，０），（１，１，０），（１，１，１），（０，１，１），（１，０，０），（１，０，１）），
    （（０，０，０），（０，１，１），（０，０，１），（１，０，０），（１，１，１），（１，０，１），（０，１，０），（１，１，０）），
    （（０，０，０），（０，１，１），（０，０，１），（１，０，０），（１，１，１），（１，０，１），（１，１，０），（０，１，０）），
    の４組のうちのいずれかの組を割り当てる変換規則にしたがって前記長さ３の２値信号から前記長さ２の３値信号への変換を行うことを特徴とする請求項２５記載の位相変調方法。
  28. 前記４組の変換規則において、前記長さ３の２値信号に対して前記長さ２の３値信号への変換を行うデータ変換処理が、前記長さ２の３値信号（０，０），（０，１），（０，２），（１，０），（１，１），（１，２），（２，０），（２，１）に対して、長さ３の２値信号（ｂ２，ｂ１，ｂ０）のそれぞれに、長さ３の２値信号（ｖ２，ｖ１，ｖ０）［（ｖ２，ｖ１，ｖ０）は（０，０，１），（０，１，０），（０，１，１），（１，０，０），（１，０，１），（１，１，０），（１，１，１）のうちのいずれか］を加え、（ｂ２＋ｖ２，ｂ１＋ｖ１，ｂ０＋ｖ０）（演算記号＋は排他的論理和）として各ビットを割り当てることで前記長さ３の２値信号から前記長さ２の３値信号への変換を行うことを特徴とする請求項２７記載の位相変調方法。
  29. 前記４組の変換規則において、前記データ変換処理が、前記長さ２の３値信号と前記長さ３の２値信号との間の変換規則として、前記長さ２の３値信号（０，０），（０，１），（０，２），（１，０），（１，１），（１，２），（２，０），（２，１）に対して前記４組で前記長さ３の２値信号から前記長さ２の３値信号への変換を行った３２組に対して、２値信号（ｂ２，ｂ１，ｂ０）の各ビットを入れ替えて（ｂ２，ｂ０，ｂ１），（ｂ１，ｂ０，ｂ２），（ｂ１，ｂ２，ｂ０），（ｂ０，ｂ０，ｂ２），（ｂ０，ｂ２，ｂ１）として各ビットを割り当てることで、前記長さ３の２値信号から前記長さ２の３値信号への変換を行うことを特徴とする請求項２８記載の位相変調方法。
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