JP3843891B2 - 多値変調装置と多値復調装置と多値変復調通信システムおよびその変復調プログラムならびに変復調方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，多値変復調技術に関し，特に，送信データを複数の変調シンボルに割り当てる多値変調装置および多値復調装置と，多値変復調通信システムおよび多値変復調プログラムならびに多値変調方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多値変調技術は従来より，特にデジタルマイクロ波通信等で用いられ，４ＱＡＭ，１６ＱＡＭ，３２ＱＡＭ，６４ＱＡＭ，１２８ＱＡＭ，２５６ＱＡＭ等の，２ｎＱＡＭ方式（ｎは自然数）が多く用いられている。従来は一般に回路の簡便さからこれら変調方式が採用されているが，近年は周波数の有効利用，送信電力の有効利用に対する要求が強くなりつつある。すなわち，デジタルマイクロ波通信回線として確保する周波数帯域を極力狭く抑えつつ，必要とされるデータ伝送容量を無駄なく確保することが求められている。これは，例えば１６ＱＡＭ方式では要求されるデータ伝送容量を実現することはできないために，３２ＱＡＭ方式を採用することとしたものの，３２ＱＡＭ方式ではデータ伝送容量の余裕が大きく，周波数帯域を無駄に占有する，といった状況を改善したいという要求である。
【０００３】
このような要請に応えるものとして，例えば，特開平０４−１９６９４５号公報の「多値変復調通信方法及びそのシステム」に開示される技術がある。これによれば，一つの入力データを２または２以上の数の変調シンボルに割当てる，一般的な構成が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，この先例では一般的な構成を示したのみで，入力信号列を複数の変調シンボルに割り当てる場合の具体的な構成法は開示されていなかった。従って，例えば多値数を２（ｐ＋０．２５）程度（ｐは任意の正の整数）にとりたいような場合，どのようにすれば具体的に構成できるかについては示されておらず，多値数を自由に設定するＱＡＭ変調方式を実施する上では困難があった。
また，上記特開平０４−１９６９４５号公報には，一般的な構成が示されているだけであり，入力信号列を複数の変調シンボルに割り当てる場合の具体的な構成は，記載されていない。すなわち，上記特開平０４−１９６９４５号公報には，入力信号列をｎ個の位相面（変調シンボル）に割り当てる場合の具体的な構成法を示しているわけではない。すなわち，例えば，多値数を，２（ｐ＋ｑ／ｎ）程度（ただし，ｐ，ｎは任意の正の整数，ｑは０＜ｑ＜ｎの整数）にとりたいような場合，どのようにすれば，具体的に構成できるかについては示されていない。
【０００５】
そこで，本発明の第１の目的は，上記従来技術の欠点を解決し，より柔軟に変調周波数を設定することのできる多値変復調装置と多値変復調通信システムおよびその変復調プログラムならびに変復調方法を提供することである。
【０００６】
また，本発明の第２の目的は，上記従来技術の欠点を解決し，周波数の有効利用を図るとともに，２ｎＱＡＭ方式に比べて少ない所要の信号対雑音比で２（ｎ−０．７５）ＱＡＭが実現できる多値変復調装置と多値変復調通信システムおよびその変復調プログラムならびに変復調方法を提供することである。
また本発明のさらに他の目的は，周波数の有効利用を図るとともに，２ｎＱＡＭ方式に比べて，少ない所要の信号対雑音比で，２（ｐ＋ｑ／ｎ）ＱＡＭ（ただし，ｐ，ｎは任意の正の整数，ｑは０＜ｑ＜ｎの整数）を実現することができる多値変調方法，装置ならびにプログラムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の多値変調装置は，４ｐ＋１列の入力データ信号を４つのｐ＋１列の信号に変換して，それぞれを独立の位相平面上に割当て，この４つの位相平面を一組として時分割多重し，多値変調して送出する。このとき，一組を成す４つの位相平面上の座標点の割当てに所定の関係を持たせることで，ひとつの変調シンボルに対してｐ＋０．２５ビットが割り当てられる構成を実現する。
周波数の有効利用を図るとともに，２ｎＱＡＭ方式に比べて，少ない所要の信号対雑音比で，２（ｐ＋ｑ／ｎ）ＱＡＭを実現するという課題を解決する本発明は，ｎを２以上の整数，ｍを２以上の整数，ｐを任意の自然数，ｑを０＜ｑ＜ｎである任意の自然数，Ｍを必ずしも２の自然数乗としない整数で，２（ｐ＋ｑ／ｎ）を超えるほぼ等しい整数として，ｎ個の位相面に対して，２（ｎｐ＋ｑ）の二値信号を割り当てる多値変調方法であって，
Ｍを第１の位相面の信号点数として，Ｍをｍ種類に分割し，Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，…，Ｍ１ｍとして，各々の総和がＭ，すなわち
Ｍ＝Ｍ１１＋Ｍ１２＋Ｍ１３＋…＋Ｍ１ｍ
を満たす整数とし，第１の位相面は，それぞれ位相面信号点数がＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，…，Ｍ１ｍのｍ個に分割され，
ｉを２，３，…ｎとして，第ｉの位相面において，前記第１の位相面の信号点数を分割した値であるＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，…Ｍ１ｍの各々に対応する（ｎ−１）個の位相面信号点数として，Ｍｉｊ（ｉ＝２，３，…ｎ，ｊ＝１，２，３，…ｍ）を割り当て，
Ｍｉｊ（ｉ＝１，２，３，…ｎ，ｊ＝１，２，３，…ｍ）は，Ｍを超えない整数とし，
Ｎ＝Ｍ１１×Ｍ２１×Ｍ３１×・・・×Ｍｎ１
＋Ｍ１２×Ｍ２２×Ｍ３２×・・・×Ｍｎ２
＋Ｍ１３×Ｍ２３×Ｍ３３×・・・×Ｍｎ３
＋・・・
＋Ｍ１ｍ×Ｍ２ｍ×Ｍ３ｍ×・・・×Ｍｎｍ
＝２（ｎｐ＋ｑ）を満たしている。
あるいは，Ｎ≧２（ｎｐ＋ｑ）であってもよい。
その結果，ｎ個の位相面で，合計，２（ｎｐ＋ｑ）値の信号を伝送しており，一つの位相面では，平均して，２（ｐ＋ｑ／ｎ）値の信号を伝送している。１つの変調シンボルには，等価的に（ｐ＋ｑ／ｎ）ビットが割り当てられる
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
本発明では，ｐを３以上の整数として，４ｐ＋１列の入力信号を４つの変調シンボルに割り当てる多値変調方式において，第１の変調シンボルにおいては（５／４）×２ｐ個の信号点を用い，第１の変調シンボルが予め定めた１から４×２（ｐ−３）の信号点をとる場合には，第２，第３，第４の変調シンボルとしてそれぞれ入力信号に対応して予め定めた（５／４）×２ｐ個の信号点を用い，第１の変調シンボルが１＋４×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）の信号点をとる場合には，第２，第３，第４の変調シンボルとしてそれぞれ入力信号に対応して予め定めた（５／４）×２ｐ個，（５／４）×２ｐ個，２ｐ個の信号点を用い，第１の変調シンボルが１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）の信号点をとる場合には，第２，第３，第４の変調シンボルとしてそれぞれ入力信号に対応して予め定めた（５／４）×２ｐ個，２ｐ個，２ｐ個の信号点を用い，第１の変調シンボルが１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）＋２（ｐ−３）の信号点をとる場合には，第２，第３，第４の変調シンボルとしてそれぞれ入力信号に対応して予め定めた２ｐ個の信号点を用いることを特徴としている。本発明の変調方式は，ｐを３以上の整数としたとき，次の式が成り立つことに基づいている。
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）｝ … 式（１）
この式（１）の右辺第１項は，第１信号の（５／４）×２ｐＱＡＭのうちの４×２（ｐ−３）回は，第２，第３，第４の信号で各々（５／４）×２ｐＱＡＭ，（５／４）×２ｐＱＡＭ，（５／４）×２ｐＱＡＭを意味し，第２項は，３×２（ｐ−３）回は第２，第３，第４の信号で各々（５／４）×２ｐＱＡＭ，（５／４）×２ｐＱＡＭ，２ｐＱＡＭを意味し，第３項は，２×２（ｐ−３）回は第２，第３，第４の信号で各々（５／４）×２ｐＱＡＭ， ２ｐＱＡＭ，２ｐＱＡＭを意味し，第４項は１×２（ｐ−３）回は第２，第３，第４の信号で各々２ｐＱＡＭ，２ｐＱＡＭ，２ｐＱＡＭを実行する事を意味している。いうまでもなく第１信号の総数は，（５／４）×２ｐとなっている。すなわち，ひとつの変調シンボルに対して，ｐ＋０．２５ビットが割り当てられる動作を実行する。このことから本発明によれば，ＱＡＭ方式において，多値数を約２（ｎ＋０．２５）にすることが可能となる。
【００１０】
図１は，本発明の第１の実施の形態による多値変調装置１００の構成を示すブロック図である。図１を参照すると，本実施の形態の多値変調装置１００は，入力端子１と，データ列数変換回路２と，第１のデータ変換回路３と，第２のデータ変換回路４と，並列直列変換回路５と，多値変調器６と，出力端子７とを備えている。
【００１１】
第１のデータ変換回路３，および第２のデータ変換回路４は，データ列数変換回路２の出力する４ｐ＋１列の入力データ信号２１を変換する。第１のデータ変換回路３は入力データ信号２１の値に応じて（５／４）×２ｐ種の値を示すｐ＋１列の信号を出力する。第２のデータ変換回路４は，第１のデータ変換回路３の出力信号を受け，入力データ信号２１の値を参照して４つのｐ＋１列の信号１３１ないし１３４を出力する。ここで，第１のデータ変換回路３が，１から４×２（ｐ−３）の値を出力する場合には，これを第１の出力信号とするとともに，第２，第３，第４の出力信号としてそれぞれ予め定めた（５／４）×２ｐ種の値を示す信号を出力し，第１のデータ変換回路３が，１＋４×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）の値をとる場合には，これを第１の出力信号とするとともに，第２，第３，第４の出力信号としてそれぞれ予め定めた（５／４）×２ｐ種，（５／４）×２ｐ種，２ｐ種の値を示す信号を出力し，第１のデータ変換回路が１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）の値をとる場合には，これを第１の出力信号とするとともに，第２，第３，第４の出力信号としてそれぞれ予め定めた（５／４）×２ｐ種，２ｐ種，２ｐ種の値を示す信号を出力し，第１のデータ変換回路が１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）＋２（ｐ−３）の値をとる場合には，これを第１の出力信号とするとともに，第２，第３，第４の出力信号としてそれぞれ予め定めた２ｐ種の値を示す信号を出力する。
【００１２】
並列直列変換回路５は，第２のデータ変換回路４の出力信号１３１，１３２，１３３，１３４を入力して時分割多重化し，ｐ＋１列の多重化信号５１を出力する。多値変調器６は，多重化信号５１を多値変調し，出力端子７へ出力する。
【００１３】
図２は，本発明の第１の実施の形態による多値復調装置２００の構成を示すブロック図である。図２を参照すると，本実施の形態の多値復調装置２００は，入力端子１１と，多値復調器１２と，直列並列変換回路１３と，データ逆変換回路１４と，出力端子１５とを備えている。
【００１４】
多値復調器１２は，入力端子１１に入力された通信信号を復調し，ｐ＋１列の受信復調データ列信号１２１を出力する。直列並列変換回路１３は，受信復調データ列信号１２１を時分割多重分離して，それぞれｐ＋１列の，第１，第２，第３および第４の復調データ列信号１３１，１３２，１３３，１３４を出力する。データ逆変換回路１４は，第１ないし第４の復調データ列信号１３１，１３２，１３３，１３４を入力し，４ｐ＋１列の復調データ信号１４１を出力する。ここでデータ逆変換回路１４は，第１の復調データ列信号が１から４×２（ｐ−３）の値をとる場合には，第２，第３，第４の復調データ列信号としてそれぞれ予め定めた（５／４）×２ｐ種の値を示す信号を受け，第１の復調データ列信号が１＋４×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）の値をとる場合には，第２，第３，第４の復調データ列信号としてそれぞれ予め定めた（５／４）×２ｐ種，（５／４）×２ｐ種，２ｐ種の値を示す信号を受け，第１の復調データ列信号が１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）の値をとる場合には，第２，第３，第４の復調データ列信号としてそれぞれ予め定めた（５／４）×２ｐ種，２ｐ種，２ｐ種の値を示す信号を受け，第１の復調データ列信号が１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）＋２（ｐ−３）の値をとる場合には，第２，第３，第４の復調データ列信号としてそれぞれ予め定めた２ｐ種の値を示す信号を受けて，第１，第２，第３，第４の復調データ列信号の示す値に基づき予め定めた復調データ値を生成し，この復調データ値を４ｐ＋１列の復調データ信号として出力する。
【００１５】
次に，本実施の形態の多値変調装置１００および多値復調装置２００の動作について，図面を参照して説明する。
【００１６】
図３は，本実施の形態の多値変調装置１００内部の各部における，信号の変換を示すタイミングチャートである。図３の（１）は図１の入力データ信号２１を示す。図３の横軸は時間軸であり，入力データ信号２１は一定の時間毎に変化することを示している。図３の（２）Ａ，（２）Ｂ，（２）Ｃおよび（２）Ｄは，それぞれ図１の第２のデータ変換回路４の出力する信号４１，４２，４３および４４を示している。図３の（３）は，図１の並列直列変換回路５の出力する多重化信号５１を示す。図３（３）では，同図（２）Ａ，（２）Ｂ，（２）Ｃおよび（２）Ｄの信号を時分割多重し，（２）Ａの信号を（３）のＡ期間に，（２）Ｂの信号を（３）のＢ期間に，（２）Ｃの信号を（３）のＣ期間に，（２）Ｄの信号を（３）のＤ期間に，それぞれ出力している様子を示している。
【００１７】
図４は，４ｐ＋１列の入力データ信号（２値信号）２１の値（図４の「入力信号の番号」欄）と，出力端子７に出力される信号の値（図４の「変調シンボルの取り得る値」欄）の対応を，一例としてｐ＝４（入力信号は１７列：１７ビット構成）の場合について示す。
【００１８】
図４を参照すると，４つの変調シンボルのうち，第１の変調シンボルは１から２０までの値をとる。そして，第１の変調シンボルの値が１から８までの間は，第２，第３，第４の変調シンボルはそれぞれ１から２０までの値をとり，第１の変調シンボルが９から１４までの間は，第２，第３，第４の変調シンボルはそれぞれ１から２０，１から２０，１から１６までの値をとり，第１の変調シンボルが１５から１８までの間は，第２，第３，第４の変調シンボルはそれぞれ１から２０，１から１６，１から１６までの値をとり，第１の変調シンボルが１９から２０までの間は，第２，第３，第４の変調シンボルはそれぞれ１から１６までの値をとることとしている。
【００１９】
このとき，４つの変調シンボルによって表現できる信号の種類は，次の式（２）に示すとおりとなる。
【００２０】
８×２０×２０×２０＋６×２０×２０×１６＋４×２０×１６×１６＋２×１６×１６×１６＝１３１０７２（＝２１７） …（２）
ここで，第１項の８×２０×２０×２０の８は，第１の変調シンボルが１から８までの値をとることを示しており，２０×２０×２０は，第１のシンボルの値の１から８までのそれぞれに対して，第２，第３，第４の変調シンボルがそれぞれ１から２０までの値をとることを示している。また，第２項の６×２０×２０×１６の６は，第１の変調シンボルが９から１４までの値をとることを示しており，２０×２０×１６は，第１の変調シンボルの９から１４までのそれぞれに対して，第２，第３，第４の変調シンボルがそれぞれ１から２０，１から２０，１から１６の値をとることを示している。第３項の４×２０×１６×１６の４は，第１の変調シンボルが１５から１８までの値をとることを示しており，２０×１６×１６は，第１の変調シンボルの１５から１８までのそれぞれに対して，第２，第３，第４の変調シンボルがそれぞれ１から２０，１から１６，１から１６の値をとることを示している。第４項の２×１６×１６×１６の２は，第１の変調シンボルが１９から２０までの値をとることを示しており，１６×１６×１６は，第１の変調シンボルの１９から２０までのそれぞれに対して，第２，第３，第４の変調シンボルがそれぞれ１から１６の値をとることを示している。
【００２１】
このように，入力データ信号と第１，第２，第３，第４の変調シンボルの値の対応は一義的に定めることができるので，第１，第２のデータ変換回路は，ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）デバイスなどに所定のデータテーブルを格納するなどの構成を採用することにより，実現することができる。なお，本発明は３以上の整数ｐに対して有効であり，図４の表記をもって，本発明がｐ＝４の場合に限定されるものでないことはいうまでもない。
【００２２】
図５は，多値変調器６の出力する変調信号の第１，第２，第３，第４の変調シンボルを，位相平面上のいわゆるコンスタレーションとして表現した信号図である。図５では，式（２）の左辺第１項から４項において，第１シンボル，第２シンボル，第３シンボル，第４シンボルのとり得る座標点を黒点にて示している。すなわち，図５の「第一シンボルの８点」は，左から順に，式（２）の左辺第１項における第１シンボル，第２シンボル，第３シンボル，第４シンボルのとり得る座標点を黒点にて示している。同様に，「第一シンボルの６点」は，左から順に，式（２）の左辺第２項における第１シンボル，第２シンボル，第３シンボル，第４シンボルのとり得る座標点を黒点にて示し，「第一シンボルの４点」は，左から順に，式（２）の左辺第３項における第１シンボル，第２シンボル，第３シンボル，第４シンボルのとり得る座標点を黒点にて示し，「第一シンボルの２点」は，左から順に，式（２）の左辺第４項における第１シンボル，第２シンボル，第３シンボル，第４シンボルのとり得る座標点を黒点にて示す。
［本発明の他の実施の形態］
本発明では，３以上の整数ｐにおいて実施可能な，一般的な形で構成法を示している。この応用例としてｐ＝３〜７の場合，すなわち，１０ＱＡＭ，２０ＱＡＭ，４０ＱＡＭ，８０ＱＡＭ，１６０ＱＡＭについて，具体例を図６に示す。
【００２３】
図６は，第１，第２，第３および第４の変調シンボルの，多値数およびそれらの繰り返し数を示している。例えば，１５０［Ｍｂｐｓ］の伝送レートで通信したいが，周波数帯域が３６［Ｍｓｙｍｂｏｌ／ｓｅｃ］相当しかない場合には，３２ＱＡＭでは３０．０［Ｍｓｙｍｂｏｌ／ｓｅｃ］となるために帯域の余りが大きくなるが，１６ＱＡＭでは３７．５［Ｍｓｙｍｂｏｌ／ｓｅｃ］しかとれないために，帯域が不足する。このような場合には，図６に示す２０ＱＡＭを適用すれば，３５．３［Ｍｓｙｍｂｏｌ／ｓｅｃ］の変調速度が確保できるので，帯域の利用効率よく伝送することが可能となる。
【００２４】
また，このとき，符号誤り率で１０のマイナス６乗を実現するために，従来の３２ＱＡＭでは所要Ｃ／Ｎとして２３．９［ｄＢ］を必要となるが，本発明による２０ＱＡＭを用いた場合の所要Ｃ／Ｎは２２．１［ｄＢ］となるので，１．８［ｄＢ］だけ送信電力を小さくしても，同一の品質で伝送でき，有利である。したがって，電力をより有効に利用することができる。
【００２５】
さらに別の実施の形態として，本発明の多値変復調装置に制御手段を持たせ，多値変調装置，および多値復調装置におけるデータ変換テーブルをＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）デバイスなどにより構成し，ＲＡＭに格納するデータ変換テーブルを制御手段により変更可能に構成することができる。こうして変調装置と復調装置のデータ変換テーブルを相互に対応させて変更することで，送受信するデータの値と，通信信号（コンスタレーション上の座標点）の関係を任意に変更することができる。こうすることにより，送受信データの秘匿性を高め，通信システムの信頼性を向上することができる。
【００２６】
図７の多値変調装置３００は，図１の多値変調装置１００に多値変調制御手段７を追加したものである。その他の部分は図１と共通であるため，図１と共通の符合を付してある。図７の多値変調制御手段８は，第１のデータ変換回路３と，第２のデータ変換回路４とを制御し，これらの有するデータ変換テーブル（不図示）を変更する。
【００２７】
図８の多値復調装置４００は，図２の多値復調装置２００に多値復調制御手段１６を追加したものである。その他の部分は図２と共通であるため，図２と共通の符合を付してある。図８の多値復調制御手段１６は，データ逆変換回路１４を制御し，これの有するデータ逆変換テーブル（不図示）を変更する。
【００２８】
また，図７の第１のデータ変換回路３および第２のデータ変換回路４を多値変調制御手段８の入出力デバイスとして構成し，第１および第２のデータ変換回路３，４のデータ変換機能を，多値変調制御手段８を構成するコンピュータによって行うようにしてもよい。この場合には，多値変調制御手段８の制御プログラムにてデータ変換回路３，４を代替する処理を行うよう構成する。
【００２９】
図９は，このように構成した場合に，多値変調制御手段８のコンピュータで実行すべきプログラムのフローチャートである。多値変調制御手段８は，Ｓ１にて入力データ信号２１を入力する。続いてＳ２で，入力データ信号２１の値に対応する第１の変換データを生成し，Ｓ３で第２，第３，第４の変換データを生成する。これらの変換データは，一例として示した図４を参照して構成することができる。Ｓ４では，第１，第２，第３，第４の変換データを順次並列直列変換回路６に出力させる。なお，図９はひとつの入力データを変換する処理を示すが，図３のタイミングチャートに示したように入力データ信号は順次供給されるので，それにしたがってこのフローチャートに示す処理を繰り返し実行させることによって，順次変調信号を送出するよう制御できることはいうまでもない。
【００３０】
同様にして，図８のデータ逆変換回路１４を多値復調制御手段１６の入出力デバイスとして構成し，データ逆変換回路１４のデータ逆変換機能を，多値復調制御手段１６を構成するコンピュータにて行うようにしてもよい。この場合には，多値復調制御手段１６の制御プログラムにて，データ逆変換回路１４の機能を代替する処理を行うよう構成する。
【００３１】
図１０は，このように構成した場合に，多値復調制御手段１６のコンピュータで実行すべきプログラムのフローチャートである。多値復調制御手段１６は，Ｓ１１にて第１の復調データを入力し，Ｓ１２にて第２，第３，第４の復調データを入力する。続いてＳ１３にて第１，第２，第３および第４の復調データに対応する復調データ値を生成する。この復調データ値は，一例として示した図４を参照し，逆変換テーブルを作成することによって構成することができる。Ｓ１４では，復調データ値を４ｐ＋１列の復調データ信号として出力させる。なお，図１０は一組の復調データを入力し逆変換する処理を示すが，復調データが順次供給されるにしたがってこのフローチャートに示す処理を繰り返し実行させることによって，順次復調データ信号を出力するよう制御できることはいうまでもない。
【００３２】
上記実施例の説明で用いた図１，図７では，第１のデータ変換回路３，第２のデータ変換回路４を２つの回路ブロックで構成した例が示されているが，これらのデータ変換回路を１つの回路で構成してもよいことは勿論である。
【００３３】
また，前記した実施例では，第２のデータ変換回路４はｐ＋１列のデータを４本並列出力しているが，この発明は，かかる構成に限定されるものではなく，多重化して，伝送を行ってもよいことは勿論である。
【００３４】
上記実施例において，変換回路は，例えば図４に示したような，入力信号と変換データ（変調シンボル）との対応関係にしたがって，第１乃至第４の変換データを出力する。すなわち，２（４ｐ＋１）種の値，例えば１〜２（４ｐ＋１）（ただし，図４の例ではｐ＝４）番の値をとる入力信号を入力し，４つの変換データを出力する変換回路は，前記入力信号をその値により，互いに共通な要素を持たない，予め定められた４つのグループ（ｐ＝４の場合，図４の１〜６４００，６４０１〜１２０４００，１２０４１０〜１２２８８０，１２２８８１〜１３１０７２）の４つに区分している。
【００３５】
入力信号の番号値が第１のグループ（ｐ＝４の場合，入力信号の番号が１〜６４００）に属する場合，第１の変換データ（第１の変調シンボル）は，前記入力信号の値に応じて，１〜４×２（ｐ−２）（ｐ＝４の場合，１〜８）の値をとり，第２，第３，第４の変換データ（変調シンボル）として，１〜（５／４）×２ｐ（ｐ＝４の場合，１〜２０）までの値をとり，第１のグループに属する入力信号に対する第１乃至第４の変換データは，５３×２（４ｐ−７）（ｐ＝４の場合，６４０００）種の組合せをなしている。
【００３６】
入力信号の番号が第２のグループ（ｐ＝４の場合，入力信号の番号が６４０１〜１２０４００）に属する場合，第１の変調シンボルが１＋４×２（ｐ−３）〜４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）の値（ｐ＝４の場合，９〜１４）をとり，第２，第３，第４の変換データとして前記入力信号の値に応じてそれぞれ１〜（５／４）×２ｐ，１〜（５／４）×２ｐ（ｐ＝４の場合，２０），１〜２ｐ（ｐ＝４の場合，１６）の値をとり，第２のグループに属する前記入力信号に対する前記第１乃至第４の変換データは，３×５２×２（４ｐ−７）（ｐ＝４の場合，３８４００）種の組合せをなしている。
【００３７】
入力信号の番号が第３のグループ（ｐ＝４の場合，入力信号の番号が１２０４１０〜１２２８８０）に属する場合，第１の変調シンボルが１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）〜４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）の値（ｐ＝４の場合，１５〜１８）をとり，第２，第３，第４の変調シンボルとして，１〜（５／４）×２ｐ，１〜２ｐ，１〜２ｐの値をとり，第３のグループに属する前記入力信号に対する前記第１乃至第４の変換データは，５×２（４ｐ−４）（ｐ＝４の場合，２０４８０）種の組合せをなしている。
【００３８】
入力信号の番号が第４のグループ（ｐ＝４の場合，１２２８８１〜１３１０７２）に属する場合，前記第１の変調シンボルが１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）〜４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）＋２（ｐ−３）の値（ｐ＝４の場合，１９〜２０）をとり，第２，第３，第４の変調シンボルとして前記入力データ信号の値に応じてそれぞれ予め定めた１〜２ｐの値をとり，第４のグループに属する前記入力信号に対する前記第１乃至第４の変換データは，２（４ｐ−３）（ｐ＝４の場合，８１９２）種の組合せをなしている。この実施例における上記変換処理は，コンピュータで実行されるプログラムによって実現される。
【００３９】
一般化した２（ｐ＋ｑ／ｎ）の多値変調方式について説明するまえに，上記した２（４ｐ＋１）の多値変調方式についてまとめておく。
【００４０】
上記実施例では，Ｍ＝（５／４）×２ｐ（＝２０）を，第１の位相面の信号点数（図５参照）として，この信号点数Ｍ（＝２０）をｍ種（＝４種）に分割する。図５に示す例では，第１の位相面の信号点数は，Ｍ１１（＝８，すなわち図５の第一シンボル８点），Ｍ１２（＝６，すなわち図５の第一シンボル６点），Ｍ１３（＝４，すなわち図５の第一シンボル４点），Ｍ１４（＝２，すなわち図５の第一シンボル２点）と４種に分割されており，各々の総和は，
Ｍ＝Ｍ１１＋Ｍ１２＋Ｍ１３＋Ｍ１４ （すなわち，２０＝８＋６＋４＋２）を満たしている。
【００４１】
第２，３，４位相面のそれぞれにおいても，第１の位相面の信号点数を４種に分割したＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，Ｍ１４の各々に対応する，３つの位相面の信号点数として，Ｍｉｊ（ｉ＝２，３，４，ｊ＝１，２，３，４）を割り当てる。
【００４２】
図５に示す例では，
（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）
ただし，ＭｉｊはＭ（＝２０）を超えない整数である。
【００４３】
Ｍｉｊのｉ＝１から４までの積
Ｍ１ｊ×Ｍ２ｊ×Ｍ３ｊ×Ｍ４ｊ
のｊ＝１〜４の総和Ｎは，１３１０７２（＝２（４×４＋１）＝２１７）に等しい。
【００４４】
Ｎ＝Ｍ１１×Ｍ２１×Ｍ３１×Ｍ４１（＝８×２０×２０×２０）
＋Ｍ１２×Ｍ２２×Ｍ３２×Ｍ４２（＝６×２０×２０×１６）
＋Ｍ１３×Ｍ２３×Ｍ３３×Ｍ４３（＝４×２０×１６×１６）
＋Ｍ１４×Ｍ２４×Ｍ３４×Ｍ４４（＝２×１６×１６×１６）
＝１３１０７２（＝２（４×４＋１））
【００４５】
上式において，積Ｍ１ｊ×Ｍ２ｊ×Ｍ３ｊ×Ｍ４ｊのｊ＝１〜４の総和Ｎは，正確に１３１０７２（＝２（４×４＋１））と一致せずに，１３１０７２（＝２（４×４＋１））をいくらか超えるものであってもよい。
【００４６】
上記した原理に基づき，以下では，上記ｍ，ｎを２以上の任意の整数に適用した実施例について説明する。ｎを２以上の整数，ｍを２以上の整数，ｐを任意の自然数，ｑを０＜ｑ＜ｎである任意の自然数，Ｍを必ずしも２の自然数乗としない整数で，２（ｐ＋ｑ／ｎ）を超えたほぼ等しい整数として，ｎ個の位相面に対して，２（ｎ×ｐ＋ｑ）の二値信号を割り当てることで，一つの位相面ではほぼ２（ｐ＋ｑ／ｎ）値の信号を伝送する。すなわち，１シンボルあたり（ｐ＋ｑ／ｎ）ビットを伝送する，多値変調を実現するものである。
【００４７】
本発明についてその概要，及び実施例について以下に説明する。上記の通り，ｎを２以上の整数，ｍを２以上の整数，ｐを任意の自然数，ｑを０＜ｑ＜ｎである任意の自然数，Ｍを必ずしも２の自然数乗としない整数であって，２（ｐ＋ｑ／ｎ）を超える値の整数（２（ｐ＋ｑ／ｎ）の整数部よりも大であり，且つ２（ ｐ＋１）より小の整数）とする。図１１には，本実施例の原理が示されている。図１１においては，２（ｎ×ｐ＋ｑ）種の値，例えば１から２（ｎ×ｐ＋ｑ）番までの値をとり得る入力信号を入力するデータ変換回路が，第１乃至第ｎの変換データを出力する。第１の変換データに対応する第１の位相面の信号点数をＭ値として，このＭをｍ種類に分割してＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，・・・Ｍ１ｍとし，各々は総和が，次の関係
Ｍ＝Ｍ１１＋Ｍ２１＋Ｍ３１＋・・・＋Ｍｎ１
を満たしており，第１の位相面の分割した各々に対して，第２，第３，…，第ｎの位相面の信号点数をＭｉｊ（ｉ＝２，３，・・・ｎ，ｊ＝１，２，３，・・・ｍ）として割り当てている。ここで，全てのＭｉｊはＭを超えない整数とする。
【００４８】
Ｎ＝Ｍ１１×Ｍ２１×Ｍ３１×・・・×Ｍｎ１
＋Ｍ１２×Ｍ２２×Ｍ３２×・・・・×Ｍｎ２
＋Ｍ１３×Ｍ２３×Ｍ３３×・・・・×Ｍｎ３
＋・・・
＋Ｍ１ｍ×Ｍ２ｍ×Ｍ３ｍ×・・・・×Ｍｎｍ
＝２（ｎｐ＋ｑ）
を満たすものとする。あるいは，このＮは，２（ｎｐ＋ｑ）に正確に一致せずとも，２（ｎｐ＋ｑ）をいくらかこえる値であってもよい。
【００４９】
その結果，ｎ個の位相面で，合計，２（ｎｐ＋ｑ）値の信号を伝送しており，一つの位相面では，平均して２（ｐ＋ｑ／ｎ）値の信号を伝送する。すなわち，１シンボルあたり，（ｐ＋ｑ／ｎ）ビットの伝送を実現している。
【００５０】
本実施例においては，図１２に示すように，１６ＱＡＭ，３２ＱＡＭ，６４ＱＡＭ等２ｎ値ＱＡＭ（Qadrature Amplitude Modulation）に比べて，中間の多値伝送を実現できる。なお，図１２において，ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying：２相ＰＳＫ）は送信データの"１"，"０"に対して搬送波の位相を０，πに変化させる２値伝送方式であり，１シンボルあたり１ビットを伝送し，ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：４相ＰＳＫ）は４種類の位相をとることによって１シンボルあたり，２ビットの情報を伝送する。また例えば３ＰＳＫでは，１シンボルあたりほぼ１＋１／２ビットを伝送する。
【００５１】
本実施例においては，２ｐＱＡＭ（ただし，ｐは正整数）では周波数帯域に余裕があり過ぎであるが，２（ｐ−１）ＱＡＭでは要求される周波数帯域に入らない場合に，それらの中間の変調方式を提供することが出来る。その結果，周波数の有効利用を図ることができると共に，２ｐＱＡＭに比べて少ない所用の信号対雑音比で２（ｐ−α）ＱＡＭ（ただし，０＜α＜１）が実現できる為に，電力の有効利用にもなるという作用効果が得られる。
【００５２】
図１３は，図１２に示した多値伝送方式，及び，そのより多値への拡張の方式に対して，シンボル誤り率ＳＥＲ（Ｓｙｍｂｏｌ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）を，各々を実現するためのパラメータとともに示している。なお，図１３において，例えば（ｎ＝３，ｑ＝２，ｐ＝３）の場合に１４ＱＡＭとされ，その１列目で８，４，２，２列目で１４，１４，８，３列目１４，８，４とされ，第１位相面の信号１４個を８，４，２と分割し（１列目），第１位相面の信号点数が８のときは，第２，第３の位相面では１４ＱＡＭ，１４ＱＡＭとし，第１位相面の信号点数が４のときは，第２，第３の位相面では１４ＱＡＭ，８ＱＡＭとし，第１位相面の信号点数が２のときは，第２，第３の位相面では８ＱＡＭ，４ＱＡＭとされる。そして，上記数字のそれぞれを半分とした場合，すなわち（ｎ＝３，ｑ＝２，ｐ＝２）とした場合，７ＱＡＭとなる。すなわち，１列目で４，２，１，２列目で７，７，４，３列目７，４，２とされ，第１位相面の信号７個を４，２，１と分割し（１列目），第１位相面の信号点数が４のときは，第２，第３の位相面では７ＱＡＭ，７ＱＡＭとし，第１位相面の信号点数が２のときは，第２，第３の位相面では７ＱＡＭ，４ＱＡＭとし，第１位相面の信号点数が１のときは，第２，第３の位相面では４ＱＡＭ，２ＱＡＭとされる。図１２の６ＰＫＳの場合，（ｎ＝２，ｑ＝１，ｐ＝２）となる。
【００５３】
１６ＱＡＭでは，伝送効率として，４ｂｉｔ／Ｓｙｍｂｏｌがシンボル誤り率１０−６を満たすために，Ｃ／Ｎ（Carrier to Noise ratio）＝２０．９ｄＢで実現できていた。
【００５４】
伝送帯域に余裕があるときには，１２ＱＡＭを用いて，伝送効率として，３．５ｂｉｔ／Ｓｙｍｂｏｌでシンボル誤り率１０−６を満たすために，Ｃ／Ｎ＝１９．４ｄＢで実現できる。すなわち，１．５ｄＢだけ少ない電力で同等の品質を確保することが出来る。
【００５５】
一方，２４ＱＡＭを適用することで，伝送効率として，４．５ｂｉｔ／Ｓｙｍｂｏｌでシンボル誤り率１０−６を満たすために，Ｃ／Ｎ＝２２．５ｄＢで実現できるため，１．６ｄＢだけ送信電力を増やすことで，同等の品質のもとで，伝送効率を向上させることが出来る。
【００５６】
次に，上記した本実施例の多値変調装置の構成について説明する。この実施例の多値変調装置は，例えば図１にしたがって構成される。図１の多値変調装置の構成において，ｎ×ｐ＋ｑ列（ｎは所定の整数，ｐは２以上の整数，ｑは０＜ｑ＜ｎの整数）の信号を入力する第１のデータ変換回路３が，ｐ＋１列の信号を出力し，ｎ×ｐ＋ｑ列の信号の出力と，第１のデータ変換回路３の出力を入力とする第２のデータ変換回路４が，例えばｐ＋１列の信号（変換データ）をｎ本並列出力し，並列直列変換回路５に入力され，ｐ＋１列の信号を多値変調器６に供給する構成としてもよい。
【００５７】
すなわち，大小の順番として、１から最大２の（ｎ×ｐ＋ｑ）の冪乗，すなわち２（ｎ×ｐ＋ｑ）（ただし，ｐは２以上の整数，ｑは０＜ｑ＜ｎの整数）番までの値をとり得る入力信号を入力し，該入力信号に基づき第１乃至第ｎの変換データを生成して出力する変換回路（例えば図１の１，２，３，４）と，第１乃至第ｎの変換データを入力し多値変調して出力する回路（図１の５，６）を備え，変換回路（例えば図１の３）は，該入力信号をその値により，互いに共通な要素を持たない，予め定められた第１乃至第ｍのグループ（ただし，ｍは２以上の整数）のいずれかに区分する。なお、入力信号は、１〜２（ｎ×ｐ＋ｑ）のデジタルコードであってもよいし、あるいはオフセットが乗ったものであってもよく、１〜２（ｎ×ｐ＋ｑ）種に判別できる信号であればよい。
【００５８】
第１の位相面の信号点数をＭとして，Ｍをｍ種類に分割し，分割された整数Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，・・・，Ｍ１ｍの各々が，総和がＭとなる関係，Ｍ＝Ｍ１１＋Ｍ１２＋Ｍ１３，＋・・・＋Ｍ１ｍを満たし，第１の位相面の信号点数Ｍを，Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，・・・，Ｍ１ｍの各点に分割し，ｉを２，３，４，・・・ｎとして，第ｉの位相面における前記分割したＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，・・・Ｍ１ｍの各々に対応する（ｎ−１）個の位相面信号点数として，Ｍｉｊ（ｉ＝２，３，・・・ｎ，ｊ＝１，２，３，・・・ｍ）を割り当て，Ｍｉｊ（ｉ＝１〜ｎ，ｊ＝１〜ｍ）は，Ｍを超えない整数とする。Ｍは２の正整数の冪乗以外の整数であってよく，２（ｐ＋ｑ／ｎ）を超え，且つ２（ｐ＋ｑ／ｎ）にほぼ等しい整数とされる。そして，Ｍｉｊのｉが１〜ｎまでの積Ｍ１ｊ×Ｍ２ｊ×Ｍ３ｊ×・・・・×Ｍｎｊのｊ＝１からｊ＝ｍまでの総和Ｎが，２（ｎｐ＋ｑ）に等しいか，あるいは２（ｎｐ＋ｑ）を超える値とされている。すなわち
Ｎ＝Ｍ１１×Ｍ２１×Ｍ３１×・・・・×Ｍｎ１
＋Ｍ１２×Ｍ２２×Ｍ３２×・・・・×Ｍｎ２
＋Ｍ１３×Ｍ２３×Ｍ３３×・・・・×Ｍｎ３
＋・・・
＋Ｍ１ｍ×Ｍ２ｍ×Ｍ３ｍ×・・・・×Ｍｎｍ
＝２（ｎｐ＋ｑ）
（あるいは，Ｎ＞２（ｎｐ＋ｑ））
【００５９】
例えば図１の第１のデータ変換回路３において，入力信号が第１のグループに属する場合，第１の変換データは，入力信号の値に応じて１からＭ１１の値をとるものとする。そして，この場合，図１の第２のデータ変換回路４は，１からＭ１１の第１の変換データと，入力信号の値に応じてそれぞれ割り当てられた，Ｍ２１種乃至Ｍｎ１種の値をとる第２乃至第ｎの変換データを出力する。入力信号が第１のグループに属する場合，第１乃至第Ｎのデータの組合せは，Ｍ１１×Ｍ２１×Ｍ３１×・・・・×Ｍｎ１種となる。
【００６０】
図１の第１のデータ変換回路３において，入力信号が第２のグループに属する場合，第１の変換データは，入力信号の値に応じて，１＋Ｍ１１から，Ｍ１１＋Ｍ１２までの範囲の値をとるものとする。図１の第２のデータ変換回路４は，この第１の変換データと，前記入力信号の値に応じてそれぞれ割り当てられた，Ｍ２２種乃至Ｍｎ２種の値をとる第２乃至第ｎの変換データを出力する。入力信号が第２のグループに属する場合，第１乃至第Ｎのデータの組合せは，Ｍ１２×Ｍ２２×Ｍ３２×・・・・×Ｍｎ２種となる。
【００６１】
図１の第１のデータ変換回路３において，入力信号が第３のグループに属する場合，第１の変換データは，入力信号の値に応じて，１＋Ｍ１１＋Ｍ１２から，Ｍ１１＋Ｍ１２＋Ｍ１３までの範囲の値をとるものとする。図１の第２のデータ変換回路４は，この第１の変換データと，入力信号の値に応じてそれぞれ割り当てられた，Ｍ２３種乃至Ｍｎ３種の値をとる第２乃至第ｎの変換データを出力する。入力信号が第３のグループに属する場合，第１乃至第Ｎのデータの組合せは，Ｍ１３×Ｍ２３×Ｍ３３×・・・・×Ｍｎ３種となる。
【００６２】
図１の第１のデータ変換回路３において，入力信号が第ｍのグループに属する場合，第１の変換データは，入力信号の値に応じて，１＋Ｍ１１＋Ｍ１２＋…Ｍ１ｍ−１からＭ１１＋Ｍ１２＋…＋Ｍ１ｍまでの範囲の値をとるものとする。図１の第２のデータ変換回路４は，この第１の変換データと，前記入力信号の値に応じてそれぞれ割り当てられた，Ｍ２ｍ種乃至Ｍｎｍ種の値をとる前記第２乃至第ｎの変換データを出力する。
【００６３】
図１の第１，第２のデータ変換回路３，４で生成出力された第１乃至第ｎの変換データは，例えば図１の並列直列変換回路５で時分割多重化され，多値変調器６に供給され，多値変調される。第１のデータ変換回路３，第２のデータ変換回路４におけるデータの変換は，例えば，ＲＯＭ（不図示）に格納された変換テーブル（ルックアップテーブル）を参照して行われる。この実施例においても，第１のデータ変換回路３と第２のデータ変換回路４を１つの変換回路で構成してもよいことは勿論である。
【００６４】
この実施例の多値復調回路の基本構成も，図２に示した構成にしたがう。通信信号を受信する多値復調器１２で復調された信号を直列並列変換回路１３でデマルチプレクスしてｎ本のｐ＋１列の復調データとして出力されてデータ逆変換回路に入力され，第１の復調データが１からＭ１１の値をとる場合，第２乃至第ｎの復調データとしてＭ２１種乃至Ｍｎ１種の値をとる信号をうけ，第１の復調データが１＋Ｍ１１からＭ１１＋Ｍ１２までの値をとる場合，第２乃至第ｎの復調データとしてＭ２２種乃至Ｍｎ２種の値をとる信号をうけ，第１の復調データが１＋Ｍ１１＋Ｍ１２からＭ１１＋Ｍ１２＋Ｍ１３までの値をとる場合，第２乃至第ｎの復調データとしてＭ２２種乃至Ｍｎ２種の値をとる信号をうけ，以下，同様にして，第１の復調データが，１＋Ｍ１１＋Ｍ１２＋…Ｍ１ｍ−１からＭ１１＋Ｍ１２＋…＋Ｍ１ｍのまでの値をとる場合，第２乃至第ｎの復調データとしてＭ２ｍ種乃至Ｍｎｍ種の値をとる信号をうけ，第１乃至第ｎの復調データ信号の示す値に基づき，１乃至２（ｎ×ｐ＋ｑ）の値のうち予め定めた復調データ値を出力し，この復調データ値を例えば（ｎ×ｐ＋ｑ）列の復調データ信号として出力する。
【００６５】
本発明の他の実施例について説明する。ｐの値が３〜４について，
ｎ＝４，ｑ＝１として，１０ＱＡＭ，２０ＱＡＭ，４０ＱＡＭ，
ｎ＝３，ｑ＝１として，１１ＱＡＭ，２２ＱＡＭ，４４ＱＡＭ，
ｎ＝２，ｑ＝１として，１２ＱＡＭ，２４ＱＡＭ，４８ＱＡＭ，
ｎ＝３，ｑ＝２として，１４ＱＡＭ，２８ＱＡＭ，５６ＱＡＭ，
ｎ＝４，ｑ＝３として，１５ＱＡＭ，３０ＱＡＭ，６０ＱＡＭ，
の具体例を，図１３に示しておく。なお，これらのパラメーター以外にも，ｐを６以上の任意の整数とする場合に対して，多値変調方式を構成できる事は勿論である。
【００６６】
以上本発明を上記各実施例に即して説明したが，本発明は，上記実施例の構成にのみ限定されるものでなく，特許請求の範囲の各請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得るであろう各種変形，修正を含むことは勿論である。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明では４ｐ＋１列の入力データを，４つの変調シンボルに割り当てた後，その４つの変調シンボルを時間軸上で多重化した１つの変調シンボル列によって，ｐ＋０．２５列の２値データ列を伝送しているので，ＱＡＭ方式の多値数を約２（ｐ＋０．２５）とすることを可能としている。これにより，２ｎＱＡＭでは周波数帯域に余裕があり過ぎだが２（ｎ−１）ＱＡＭでは要求される周波数帯域を超えてしまう場合に，それらの中間の変調方式を提供することができる。その結果，周波数をより有効に利用できるだけでなく，２ｎＱＡＭに比べて少ない所要の信号対雑音比で２（ｎ−０．７５）ＱＡＭが実現でき，電力を有効に利用できる効果をも奏する。さらに，本発明の構成は，３以上の任意の整数ｐについて構成することのできる，一般的な形で構成法を開示したので，１０ＱＡＭ，２０ＱＡＭ，４０ＱＡＭ，８０ＱＡＭ，１６０ＱＡＭの他，多くのＱＡＭ変調方式に応用することをも可能とした。
【００６８】
また従来，多値変調においては，４ＱＡＭ，１６ＱＡＭ，３２ＱＡＭ，６４ＱＡＭ，１２８ＱＡＭ，２５６ＱＡＭ，・・・等のｎを任意の正の整数として２ｎＱＡＭが用いられてきたが，本発明によれば，多値数を２（ｐ＋ｑ／ｎ）（ただし，ｐ，ｎは２以上の正整数，ｑは０＜ｑ＜ｎの正整数）値にすることを可能としている。
【００６９】
さらに，本発明によれば，２ｐＱＡＭ（ただし，ｐは所定の正整数）では周波数帯域に余裕があり過ぎだが，２（ｐ−１）ＱＡＭでは要求される周波数帯域に入らない場合に，それらの中間の変調方式を提供することが出来る。その結果，本発明によれば，周波数の有効利用を図ると共に，２ｐＱＡＭに比べて少ない所用の信号対雑音比で２（ｐ−α）ＱＡＭ（ただし，０＜α＜１）が実現できる為に，電力の有効利用にも貢献する，という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による多値変調装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による多値復調装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による多値変調装置の各部の信号の変換を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の第１の実施の形態による多値変調装置の第１および第２のデータ変換回路のデータ変換テーブルの構成方法を示す説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態による多値変調信号の位相平面において各変調シンボルのとり得る座標点を示した説明図である。
【図６】本発明の他の実施の形態を構成する場合の他のＱＡＭ変調方式を構成するパラメータの具体例を示す図である。
【図７】本発明のその他の実施の形態による多値変調装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明のその他の実施の形態による多値復調装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明のその他の実施の形態による多値変調装置の多値変調制御手段を構成するコンピュータに実行させるべきプログラムのフローチャートの一例である。
【図１０】本発明のその他の実施の形態による多値復調装置の多値復調制御手段を構成するコンピュータに実行させるべきプログラムのフローチャートの一例である。
【図１１】本発明の別の実施の形態による多値変調信号においてコンスタレーション上とり得る座標を示した説明図である。
【図１２】本発明の別の実施の形態において，２ｎ値ＱＡＭと比較して中間の多値伝送を説明するための図である。
【図１３】本発明の他の実施の形態を構成する場合のＱＡＭ変調方式を構成するパラメータの具体例を示す図である。
【符号の説明】
１００ 多値変調装置
１ 入力端子
２ データ列数変換回路
３ 第１のデータ変換回路
４ 第２のデータ変換回路
５ 並列直列変換回路
６ 多値変調器
７ 出力端子
８ 多値変調制御手段
２００ 多値復調装置
１１ 入力端子
１２ 多値復調器
１３ 直列並列変換回路
１４ データ逆変換回路
１５ 出力端子
１６ 多値復調制御手段
【発明の属する技術分野】
本発明は，多値変復調技術に関し，特に，送信データを複数の変調シンボルに割り当てる多値変調装置および多値復調装置と，多値変復調通信システムおよび多値変復調プログラムならびに多値変調方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多値変調技術は従来より，特にデジタルマイクロ波通信等で用いられ，４ＱＡＭ，１６ＱＡＭ，３２ＱＡＭ，６４ＱＡＭ，１２８ＱＡＭ，２５６ＱＡＭ等の，２ｎＱＡＭ方式（ｎは自然数）が多く用いられている。従来は一般に回路の簡便さからこれら変調方式が採用されているが，近年は周波数の有効利用，送信電力の有効利用に対する要求が強くなりつつある。すなわち，デジタルマイクロ波通信回線として確保する周波数帯域を極力狭く抑えつつ，必要とされるデータ伝送容量を無駄なく確保することが求められている。これは，例えば１６ＱＡＭ方式では要求されるデータ伝送容量を実現することはできないために，３２ＱＡＭ方式を採用することとしたものの，３２ＱＡＭ方式ではデータ伝送容量の余裕が大きく，周波数帯域を無駄に占有する，といった状況を改善したいという要求である。
【０００３】
このような要請に応えるものとして，例えば，特開平０４−１９６９４５号公報の「多値変復調通信方法及びそのシステム」に開示される技術がある。これによれば，一つの入力データを２または２以上の数の変調シンボルに割当てる，一般的な構成が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，この先例では一般的な構成を示したのみで，入力信号列を複数の変調シンボルに割り当てる場合の具体的な構成法は開示されていなかった。従って，例えば多値数を２（ｐ＋０．２５）程度（ｐは任意の正の整数）にとりたいような場合，どのようにすれば具体的に構成できるかについては示されておらず，多値数を自由に設定するＱＡＭ変調方式を実施する上では困難があった。
また，上記特開平０４−１９６９４５号公報には，一般的な構成が示されているだけであり，入力信号列を複数の変調シンボルに割り当てる場合の具体的な構成は，記載されていない。すなわち，上記特開平０４−１９６９４５号公報には，入力信号列をｎ個の位相面（変調シンボル）に割り当てる場合の具体的な構成法を示しているわけではない。すなわち，例えば，多値数を，２（ｐ＋ｑ／ｎ）程度（ただし，ｐ，ｎは任意の正の整数，ｑは０＜ｑ＜ｎの整数）にとりたいような場合，どのようにすれば，具体的に構成できるかについては示されていない。
【０００５】
そこで，本発明の第１の目的は，上記従来技術の欠点を解決し，より柔軟に変調周波数を設定することのできる多値変復調装置と多値変復調通信システムおよびその変復調プログラムならびに変復調方法を提供することである。
【０００６】
また，本発明の第２の目的は，上記従来技術の欠点を解決し，周波数の有効利用を図るとともに，２ｎＱＡＭ方式に比べて少ない所要の信号対雑音比で２（ｎ−０．７５）ＱＡＭが実現できる多値変復調装置と多値変復調通信システムおよびその変復調プログラムならびに変復調方法を提供することである。
また本発明のさらに他の目的は，周波数の有効利用を図るとともに，２ｎＱＡＭ方式に比べて，少ない所要の信号対雑音比で，２（ｐ＋ｑ／ｎ）ＱＡＭ（ただし，ｐ，ｎは任意の正の整数，ｑは０＜ｑ＜ｎの整数）を実現することができる多値変調方法，装置ならびにプログラムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の多値変調装置は，４ｐ＋１列の入力データ信号を４つのｐ＋１列の信号に変換して，それぞれを独立の位相平面上に割当て，この４つの位相平面を一組として時分割多重し，多値変調して送出する。このとき，一組を成す４つの位相平面上の座標点の割当てに所定の関係を持たせることで，ひとつの変調シンボルに対してｐ＋０．２５ビットが割り当てられる構成を実現する。
周波数の有効利用を図るとともに，２ｎＱＡＭ方式に比べて，少ない所要の信号対雑音比で，２（ｐ＋ｑ／ｎ）ＱＡＭを実現するという課題を解決する本発明は，ｎを２以上の整数，ｍを２以上の整数，ｐを任意の自然数，ｑを０＜ｑ＜ｎである任意の自然数，Ｍを必ずしも２の自然数乗としない整数で，２（ｐ＋ｑ／ｎ）を超えるほぼ等しい整数として，ｎ個の位相面に対して，２（ｎｐ＋ｑ）の二値信号を割り当てる多値変調方法であって，
Ｍを第１の位相面の信号点数として，Ｍをｍ種類に分割し，Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，…，Ｍ１ｍとして，各々の総和がＭ，すなわち
Ｍ＝Ｍ１１＋Ｍ１２＋Ｍ１３＋…＋Ｍ１ｍ
を満たす整数とし，第１の位相面は，それぞれ位相面信号点数がＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，…，Ｍ１ｍのｍ個に分割され，
ｉを２，３，…ｎとして，第ｉの位相面において，前記第１の位相面の信号点数を分割した値であるＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，…Ｍ１ｍの各々に対応する（ｎ−１）個の位相面信号点数として，Ｍｉｊ（ｉ＝２，３，…ｎ，ｊ＝１，２，３，…ｍ）を割り当て，
Ｍｉｊ（ｉ＝１，２，３，…ｎ，ｊ＝１，２，３，…ｍ）は，Ｍを超えない整数とし，
Ｎ＝Ｍ１１×Ｍ２１×Ｍ３１×・・・×Ｍｎ１
＋Ｍ１２×Ｍ２２×Ｍ３２×・・・×Ｍｎ２
＋Ｍ１３×Ｍ２３×Ｍ３３×・・・×Ｍｎ３
＋・・・
＋Ｍ１ｍ×Ｍ２ｍ×Ｍ３ｍ×・・・×Ｍｎｍ
＝２（ｎｐ＋ｑ）を満たしている。
あるいは，Ｎ≧２（ｎｐ＋ｑ）であってもよい。
その結果，ｎ個の位相面で，合計，２（ｎｐ＋ｑ）値の信号を伝送しており，一つの位相面では，平均して，２（ｐ＋ｑ／ｎ）値の信号を伝送している。１つの変調シンボルには，等価的に（ｐ＋ｑ／ｎ）ビットが割り当てられる
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
本発明では，ｐを３以上の整数として，４ｐ＋１列の入力信号を４つの変調シンボルに割り当てる多値変調方式において，第１の変調シンボルにおいては（５／４）×２ｐ個の信号点を用い，第１の変調シンボルが予め定めた１から４×２（ｐ−３）の信号点をとる場合には，第２，第３，第４の変調シンボルとしてそれぞれ入力信号に対応して予め定めた（５／４）×２ｐ個の信号点を用い，第１の変調シンボルが１＋４×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）の信号点をとる場合には，第２，第３，第４の変調シンボルとしてそれぞれ入力信号に対応して予め定めた（５／４）×２ｐ個，（５／４）×２ｐ個，２ｐ個の信号点を用い，第１の変調シンボルが１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）の信号点をとる場合には，第２，第３，第４の変調シンボルとしてそれぞれ入力信号に対応して予め定めた（５／４）×２ｐ個，２ｐ個，２ｐ個の信号点を用い，第１の変調シンボルが１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）＋２（ｐ−３）の信号点をとる場合には，第２，第３，第４の変調シンボルとしてそれぞれ入力信号に対応して予め定めた２ｐ個の信号点を用いることを特徴としている。本発明の変調方式は，ｐを３以上の整数としたとき，次の式が成り立つことに基づいている。
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）｝ … 式（１）
この式（１）の右辺第１項は，第１信号の（５／４）×２ｐＱＡＭのうちの４×２（ｐ−３）回は，第２，第３，第４の信号で各々（５／４）×２ｐＱＡＭ，（５／４）×２ｐＱＡＭ，（５／４）×２ｐＱＡＭを意味し，第２項は，３×２（ｐ−３）回は第２，第３，第４の信号で各々（５／４）×２ｐＱＡＭ，（５／４）×２ｐＱＡＭ，２ｐＱＡＭを意味し，第３項は，２×２（ｐ−３）回は第２，第３，第４の信号で各々（５／４）×２ｐＱＡＭ， ２ｐＱＡＭ，２ｐＱＡＭを意味し，第４項は１×２（ｐ−３）回は第２，第３，第４の信号で各々２ｐＱＡＭ，２ｐＱＡＭ，２ｐＱＡＭを実行する事を意味している。いうまでもなく第１信号の総数は，（５／４）×２ｐとなっている。すなわち，ひとつの変調シンボルに対して，ｐ＋０．２５ビットが割り当てられる動作を実行する。このことから本発明によれば，ＱＡＭ方式において，多値数を約２（ｎ＋０．２５）にすることが可能となる。
【００１０】
図１は，本発明の第１の実施の形態による多値変調装置１００の構成を示すブロック図である。図１を参照すると，本実施の形態の多値変調装置１００は，入力端子１と，データ列数変換回路２と，第１のデータ変換回路３と，第２のデータ変換回路４と，並列直列変換回路５と，多値変調器６と，出力端子７とを備えている。
【００１１】
第１のデータ変換回路３，および第２のデータ変換回路４は，データ列数変換回路２の出力する４ｐ＋１列の入力データ信号２１を変換する。第１のデータ変換回路３は入力データ信号２１の値に応じて（５／４）×２ｐ種の値を示すｐ＋１列の信号を出力する。第２のデータ変換回路４は，第１のデータ変換回路３の出力信号を受け，入力データ信号２１の値を参照して４つのｐ＋１列の信号１３１ないし１３４を出力する。ここで，第１のデータ変換回路３が，１から４×２（ｐ−３）の値を出力する場合には，これを第１の出力信号とするとともに，第２，第３，第４の出力信号としてそれぞれ予め定めた（５／４）×２ｐ種の値を示す信号を出力し，第１のデータ変換回路３が，１＋４×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）の値をとる場合には，これを第１の出力信号とするとともに，第２，第３，第４の出力信号としてそれぞれ予め定めた（５／４）×２ｐ種，（５／４）×２ｐ種，２ｐ種の値を示す信号を出力し，第１のデータ変換回路が１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）の値をとる場合には，これを第１の出力信号とするとともに，第２，第３，第４の出力信号としてそれぞれ予め定めた（５／４）×２ｐ種，２ｐ種，２ｐ種の値を示す信号を出力し，第１のデータ変換回路が１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）＋２（ｐ−３）の値をとる場合には，これを第１の出力信号とするとともに，第２，第３，第４の出力信号としてそれぞれ予め定めた２ｐ種の値を示す信号を出力する。
【００１２】
並列直列変換回路５は，第２のデータ変換回路４の出力信号１３１，１３２，１３３，１３４を入力して時分割多重化し，ｐ＋１列の多重化信号５１を出力する。多値変調器６は，多重化信号５１を多値変調し，出力端子７へ出力する。
【００１３】
図２は，本発明の第１の実施の形態による多値復調装置２００の構成を示すブロック図である。図２を参照すると，本実施の形態の多値復調装置２００は，入力端子１１と，多値復調器１２と，直列並列変換回路１３と，データ逆変換回路１４と，出力端子１５とを備えている。
【００１４】
多値復調器１２は，入力端子１１に入力された通信信号を復調し，ｐ＋１列の受信復調データ列信号１２１を出力する。直列並列変換回路１３は，受信復調データ列信号１２１を時分割多重分離して，それぞれｐ＋１列の，第１，第２，第３および第４の復調データ列信号１３１，１３２，１３３，１３４を出力する。データ逆変換回路１４は，第１ないし第４の復調データ列信号１３１，１３２，１３３，１３４を入力し，４ｐ＋１列の復調データ信号１４１を出力する。ここでデータ逆変換回路１４は，第１の復調データ列信号が１から４×２（ｐ−３）の値をとる場合には，第２，第３，第４の復調データ列信号としてそれぞれ予め定めた（５／４）×２ｐ種の値を示す信号を受け，第１の復調データ列信号が１＋４×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）の値をとる場合には，第２，第３，第４の復調データ列信号としてそれぞれ予め定めた（５／４）×２ｐ種，（５／４）×２ｐ種，２ｐ種の値を示す信号を受け，第１の復調データ列信号が１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）の値をとる場合には，第２，第３，第４の復調データ列信号としてそれぞれ予め定めた（５／４）×２ｐ種，２ｐ種，２ｐ種の値を示す信号を受け，第１の復調データ列信号が１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）＋２（ｐ−３）の値をとる場合には，第２，第３，第４の復調データ列信号としてそれぞれ予め定めた２ｐ種の値を示す信号を受けて，第１，第２，第３，第４の復調データ列信号の示す値に基づき予め定めた復調データ値を生成し，この復調データ値を４ｐ＋１列の復調データ信号として出力する。
【００１５】
次に，本実施の形態の多値変調装置１００および多値復調装置２００の動作について，図面を参照して説明する。
【００１６】
図３は，本実施の形態の多値変調装置１００内部の各部における，信号の変換を示すタイミングチャートである。図３の（１）は図１の入力データ信号２１を示す。図３の横軸は時間軸であり，入力データ信号２１は一定の時間毎に変化することを示している。図３の（２）Ａ，（２）Ｂ，（２）Ｃおよび（２）Ｄは，それぞれ図１の第２のデータ変換回路４の出力する信号４１，４２，４３および４４を示している。図３の（３）は，図１の並列直列変換回路５の出力する多重化信号５１を示す。図３（３）では，同図（２）Ａ，（２）Ｂ，（２）Ｃおよび（２）Ｄの信号を時分割多重し，（２）Ａの信号を（３）のＡ期間に，（２）Ｂの信号を（３）のＢ期間に，（２）Ｃの信号を（３）のＣ期間に，（２）Ｄの信号を（３）のＤ期間に，それぞれ出力している様子を示している。
【００１７】
図４は，４ｐ＋１列の入力データ信号（２値信号）２１の値（図４の「入力信号の番号」欄）と，出力端子７に出力される信号の値（図４の「変調シンボルの取り得る値」欄）の対応を，一例としてｐ＝４（入力信号は１７列：１７ビット構成）の場合について示す。
【００１８】
図４を参照すると，４つの変調シンボルのうち，第１の変調シンボルは１から２０までの値をとる。そして，第１の変調シンボルの値が１から８までの間は，第２，第３，第４の変調シンボルはそれぞれ１から２０までの値をとり，第１の変調シンボルが９から１４までの間は，第２，第３，第４の変調シンボルはそれぞれ１から２０，１から２０，１から１６までの値をとり，第１の変調シンボルが１５から１８までの間は，第２，第３，第４の変調シンボルはそれぞれ１から２０，１から１６，１から１６までの値をとり，第１の変調シンボルが１９から２０までの間は，第２，第３，第４の変調シンボルはそれぞれ１から１６までの値をとることとしている。
【００１９】
このとき，４つの変調シンボルによって表現できる信号の種類は，次の式（２）に示すとおりとなる。
【００２０】
８×２０×２０×２０＋６×２０×２０×１６＋４×２０×１６×１６＋２×１６×１６×１６＝１３１０７２（＝２１７） …（２）
ここで，第１項の８×２０×２０×２０の８は，第１の変調シンボルが１から８までの値をとることを示しており，２０×２０×２０は，第１のシンボルの値の１から８までのそれぞれに対して，第２，第３，第４の変調シンボルがそれぞれ１から２０までの値をとることを示している。また，第２項の６×２０×２０×１６の６は，第１の変調シンボルが９から１４までの値をとることを示しており，２０×２０×１６は，第１の変調シンボルの９から１４までのそれぞれに対して，第２，第３，第４の変調シンボルがそれぞれ１から２０，１から２０，１から１６の値をとることを示している。第３項の４×２０×１６×１６の４は，第１の変調シンボルが１５から１８までの値をとることを示しており，２０×１６×１６は，第１の変調シンボルの１５から１８までのそれぞれに対して，第２，第３，第４の変調シンボルがそれぞれ１から２０，１から１６，１から１６の値をとることを示している。第４項の２×１６×１６×１６の２は，第１の変調シンボルが１９から２０までの値をとることを示しており，１６×１６×１６は，第１の変調シンボルの１９から２０までのそれぞれに対して，第２，第３，第４の変調シンボルがそれぞれ１から１６の値をとることを示している。
【００２１】
このように，入力データ信号と第１，第２，第３，第４の変調シンボルの値の対応は一義的に定めることができるので，第１，第２のデータ変換回路は，ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）デバイスなどに所定のデータテーブルを格納するなどの構成を採用することにより，実現することができる。なお，本発明は３以上の整数ｐに対して有効であり，図４の表記をもって，本発明がｐ＝４の場合に限定されるものでないことはいうまでもない。
【００２２】
図５は，多値変調器６の出力する変調信号の第１，第２，第３，第４の変調シンボルを，位相平面上のいわゆるコンスタレーションとして表現した信号図である。図５では，式（２）の左辺第１項から４項において，第１シンボル，第２シンボル，第３シンボル，第４シンボルのとり得る座標点を黒点にて示している。すなわち，図５の「第一シンボルの８点」は，左から順に，式（２）の左辺第１項における第１シンボル，第２シンボル，第３シンボル，第４シンボルのとり得る座標点を黒点にて示している。同様に，「第一シンボルの６点」は，左から順に，式（２）の左辺第２項における第１シンボル，第２シンボル，第３シンボル，第４シンボルのとり得る座標点を黒点にて示し，「第一シンボルの４点」は，左から順に，式（２）の左辺第３項における第１シンボル，第２シンボル，第３シンボル，第４シンボルのとり得る座標点を黒点にて示し，「第一シンボルの２点」は，左から順に，式（２）の左辺第４項における第１シンボル，第２シンボル，第３シンボル，第４シンボルのとり得る座標点を黒点にて示す。
［本発明の他の実施の形態］
本発明では，３以上の整数ｐにおいて実施可能な，一般的な形で構成法を示している。この応用例としてｐ＝３〜７の場合，すなわち，１０ＱＡＭ，２０ＱＡＭ，４０ＱＡＭ，８０ＱＡＭ，１６０ＱＡＭについて，具体例を図６に示す。
【００２３】
図６は，第１，第２，第３および第４の変調シンボルの，多値数およびそれらの繰り返し数を示している。例えば，１５０［Ｍｂｐｓ］の伝送レートで通信したいが，周波数帯域が３６［Ｍｓｙｍｂｏｌ／ｓｅｃ］相当しかない場合には，３２ＱＡＭでは３０．０［Ｍｓｙｍｂｏｌ／ｓｅｃ］となるために帯域の余りが大きくなるが，１６ＱＡＭでは３７．５［Ｍｓｙｍｂｏｌ／ｓｅｃ］しかとれないために，帯域が不足する。このような場合には，図６に示す２０ＱＡＭを適用すれば，３５．３［Ｍｓｙｍｂｏｌ／ｓｅｃ］の変調速度が確保できるので，帯域の利用効率よく伝送することが可能となる。
【００２４】
また，このとき，符号誤り率で１０のマイナス６乗を実現するために，従来の３２ＱＡＭでは所要Ｃ／Ｎとして２３．９［ｄＢ］を必要となるが，本発明による２０ＱＡＭを用いた場合の所要Ｃ／Ｎは２２．１［ｄＢ］となるので，１．８［ｄＢ］だけ送信電力を小さくしても，同一の品質で伝送でき，有利である。したがって，電力をより有効に利用することができる。
【００２５】
さらに別の実施の形態として，本発明の多値変復調装置に制御手段を持たせ，多値変調装置，および多値復調装置におけるデータ変換テーブルをＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）デバイスなどにより構成し，ＲＡＭに格納するデータ変換テーブルを制御手段により変更可能に構成することができる。こうして変調装置と復調装置のデータ変換テーブルを相互に対応させて変更することで，送受信するデータの値と，通信信号（コンスタレーション上の座標点）の関係を任意に変更することができる。こうすることにより，送受信データの秘匿性を高め，通信システムの信頼性を向上することができる。
【００２６】
図７の多値変調装置３００は，図１の多値変調装置１００に多値変調制御手段７を追加したものである。その他の部分は図１と共通であるため，図１と共通の符合を付してある。図７の多値変調制御手段８は，第１のデータ変換回路３と，第２のデータ変換回路４とを制御し，これらの有するデータ変換テーブル（不図示）を変更する。
【００２７】
図８の多値復調装置４００は，図２の多値復調装置２００に多値復調制御手段１６を追加したものである。その他の部分は図２と共通であるため，図２と共通の符合を付してある。図８の多値復調制御手段１６は，データ逆変換回路１４を制御し，これの有するデータ逆変換テーブル（不図示）を変更する。
【００２８】
また，図７の第１のデータ変換回路３および第２のデータ変換回路４を多値変調制御手段８の入出力デバイスとして構成し，第１および第２のデータ変換回路３，４のデータ変換機能を，多値変調制御手段８を構成するコンピュータによって行うようにしてもよい。この場合には，多値変調制御手段８の制御プログラムにてデータ変換回路３，４を代替する処理を行うよう構成する。
【００２９】
図９は，このように構成した場合に，多値変調制御手段８のコンピュータで実行すべきプログラムのフローチャートである。多値変調制御手段８は，Ｓ１にて入力データ信号２１を入力する。続いてＳ２で，入力データ信号２１の値に対応する第１の変換データを生成し，Ｓ３で第２，第３，第４の変換データを生成する。これらの変換データは，一例として示した図４を参照して構成することができる。Ｓ４では，第１，第２，第３，第４の変換データを順次並列直列変換回路６に出力させる。なお，図９はひとつの入力データを変換する処理を示すが，図３のタイミングチャートに示したように入力データ信号は順次供給されるので，それにしたがってこのフローチャートに示す処理を繰り返し実行させることによって，順次変調信号を送出するよう制御できることはいうまでもない。
【００３０】
同様にして，図８のデータ逆変換回路１４を多値復調制御手段１６の入出力デバイスとして構成し，データ逆変換回路１４のデータ逆変換機能を，多値復調制御手段１６を構成するコンピュータにて行うようにしてもよい。この場合には，多値復調制御手段１６の制御プログラムにて，データ逆変換回路１４の機能を代替する処理を行うよう構成する。
【００３１】
図１０は，このように構成した場合に，多値復調制御手段１６のコンピュータで実行すべきプログラムのフローチャートである。多値復調制御手段１６は，Ｓ１１にて第１の復調データを入力し，Ｓ１２にて第２，第３，第４の復調データを入力する。続いてＳ１３にて第１，第２，第３および第４の復調データに対応する復調データ値を生成する。この復調データ値は，一例として示した図４を参照し，逆変換テーブルを作成することによって構成することができる。Ｓ１４では，復調データ値を４ｐ＋１列の復調データ信号として出力させる。なお，図１０は一組の復調データを入力し逆変換する処理を示すが，復調データが順次供給されるにしたがってこのフローチャートに示す処理を繰り返し実行させることによって，順次復調データ信号を出力するよう制御できることはいうまでもない。
【００３２】
上記実施例の説明で用いた図１，図７では，第１のデータ変換回路３，第２のデータ変換回路４を２つの回路ブロックで構成した例が示されているが，これらのデータ変換回路を１つの回路で構成してもよいことは勿論である。
【００３３】
また，前記した実施例では，第２のデータ変換回路４はｐ＋１列のデータを４本並列出力しているが，この発明は，かかる構成に限定されるものではなく，多重化して，伝送を行ってもよいことは勿論である。
【００３４】
上記実施例において，変換回路は，例えば図４に示したような，入力信号と変換データ（変調シンボル）との対応関係にしたがって，第１乃至第４の変換データを出力する。すなわち，２（４ｐ＋１）種の値，例えば１〜２（４ｐ＋１）（ただし，図４の例ではｐ＝４）番の値をとる入力信号を入力し，４つの変換データを出力する変換回路は，前記入力信号をその値により，互いに共通な要素を持たない，予め定められた４つのグループ（ｐ＝４の場合，図４の１〜６４００，６４０１〜１２０４００，１２０４１０〜１２２８８０，１２２８８１〜１３１０７２）の４つに区分している。
【００３５】
入力信号の番号値が第１のグループ（ｐ＝４の場合，入力信号の番号が１〜６４００）に属する場合，第１の変換データ（第１の変調シンボル）は，前記入力信号の値に応じて，１〜４×２（ｐ−２）（ｐ＝４の場合，１〜８）の値をとり，第２，第３，第４の変換データ（変調シンボル）として，１〜（５／４）×２ｐ（ｐ＝４の場合，１〜２０）までの値をとり，第１のグループに属する入力信号に対する第１乃至第４の変換データは，５３×２（４ｐ−７）（ｐ＝４の場合，６４０００）種の組合せをなしている。
【００３６】
入力信号の番号が第２のグループ（ｐ＝４の場合，入力信号の番号が６４０１〜１２０４００）に属する場合，第１の変調シンボルが１＋４×２（ｐ−３）〜４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）の値（ｐ＝４の場合，９〜１４）をとり，第２，第３，第４の変換データとして前記入力信号の値に応じてそれぞれ１〜（５／４）×２ｐ，１〜（５／４）×２ｐ（ｐ＝４の場合，２０），１〜２ｐ（ｐ＝４の場合，１６）の値をとり，第２のグループに属する前記入力信号に対する前記第１乃至第４の変換データは，３×５２×２（４ｐ−７）（ｐ＝４の場合，３８４００）種の組合せをなしている。
【００３７】
入力信号の番号が第３のグループ（ｐ＝４の場合，入力信号の番号が１２０４１０〜１２２８８０）に属する場合，第１の変調シンボルが１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）〜４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）の値（ｐ＝４の場合，１５〜１８）をとり，第２，第３，第４の変調シンボルとして，１〜（５／４）×２ｐ，１〜２ｐ，１〜２ｐの値をとり，第３のグループに属する前記入力信号に対する前記第１乃至第４の変換データは，５×２（４ｐ−４）（ｐ＝４の場合，２０４８０）種の組合せをなしている。
【００３８】
入力信号の番号が第４のグループ（ｐ＝４の場合，１２２８８１〜１３１０７２）に属する場合，前記第１の変調シンボルが１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）〜４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）＋２（ｐ−３）の値（ｐ＝４の場合，１９〜２０）をとり，第２，第３，第４の変調シンボルとして前記入力データ信号の値に応じてそれぞれ予め定めた１〜２ｐの値をとり，第４のグループに属する前記入力信号に対する前記第１乃至第４の変換データは，２（４ｐ−３）（ｐ＝４の場合，８１９２）種の組合せをなしている。この実施例における上記変換処理は，コンピュータで実行されるプログラムによって実現される。
【００３９】
一般化した２（ｐ＋ｑ／ｎ）の多値変調方式について説明するまえに，上記した２（４ｐ＋１）の多値変調方式についてまとめておく。
【００４０】
上記実施例では，Ｍ＝（５／４）×２ｐ（＝２０）を，第１の位相面の信号点数（図５参照）として，この信号点数Ｍ（＝２０）をｍ種（＝４種）に分割する。図５に示す例では，第１の位相面の信号点数は，Ｍ１１（＝８，すなわち図５の第一シンボル８点），Ｍ１２（＝６，すなわち図５の第一シンボル６点），Ｍ１３（＝４，すなわち図５の第一シンボル４点），Ｍ１４（＝２，すなわち図５の第一シンボル２点）と４種に分割されており，各々の総和は，
Ｍ＝Ｍ１１＋Ｍ１２＋Ｍ１３＋Ｍ１４ （すなわち，２０＝８＋６＋４＋２）を満たしている。
【００４１】
第２，３，４位相面のそれぞれにおいても，第１の位相面の信号点数を４種に分割したＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，Ｍ１４の各々に対応する，３つの位相面の信号点数として，Ｍｉｊ（ｉ＝２，３，４，ｊ＝１，２，３，４）を割り当てる。
【００４２】
図５に示す例では，
（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）
ただし，ＭｉｊはＭ（＝２０）を超えない整数である。
【００４３】
Ｍｉｊのｉ＝１から４までの積
Ｍ１ｊ×Ｍ２ｊ×Ｍ３ｊ×Ｍ４ｊ
のｊ＝１〜４の総和Ｎは，１３１０７２（＝２（４×４＋１）＝２１７）に等しい。
【００４４】
Ｎ＝Ｍ１１×Ｍ２１×Ｍ３１×Ｍ４１（＝８×２０×２０×２０）
＋Ｍ１２×Ｍ２２×Ｍ３２×Ｍ４２（＝６×２０×２０×１６）
＋Ｍ１３×Ｍ２３×Ｍ３３×Ｍ４３（＝４×２０×１６×１６）
＋Ｍ１４×Ｍ２４×Ｍ３４×Ｍ４４（＝２×１６×１６×１６）
＝１３１０７２（＝２（４×４＋１））
【００４５】
上式において，積Ｍ１ｊ×Ｍ２ｊ×Ｍ３ｊ×Ｍ４ｊのｊ＝１〜４の総和Ｎは，正確に１３１０７２（＝２（４×４＋１））と一致せずに，１３１０７２（＝２（４×４＋１））をいくらか超えるものであってもよい。
【００４６】
上記した原理に基づき，以下では，上記ｍ，ｎを２以上の任意の整数に適用した実施例について説明する。ｎを２以上の整数，ｍを２以上の整数，ｐを任意の自然数，ｑを０＜ｑ＜ｎである任意の自然数，Ｍを必ずしも２の自然数乗としない整数で，２（ｐ＋ｑ／ｎ）を超えたほぼ等しい整数として，ｎ個の位相面に対して，２（ｎ×ｐ＋ｑ）の二値信号を割り当てることで，一つの位相面ではほぼ２（ｐ＋ｑ／ｎ）値の信号を伝送する。すなわち，１シンボルあたり（ｐ＋ｑ／ｎ）ビットを伝送する，多値変調を実現するものである。
【００４７】
本発明についてその概要，及び実施例について以下に説明する。上記の通り，ｎを２以上の整数，ｍを２以上の整数，ｐを任意の自然数，ｑを０＜ｑ＜ｎである任意の自然数，Ｍを必ずしも２の自然数乗としない整数であって，２（ｐ＋ｑ／ｎ）を超える値の整数（２（ｐ＋ｑ／ｎ）の整数部よりも大であり，且つ２（ ｐ＋１）より小の整数）とする。図１１には，本実施例の原理が示されている。図１１においては，２（ｎ×ｐ＋ｑ）種の値，例えば１から２（ｎ×ｐ＋ｑ）番までの値をとり得る入力信号を入力するデータ変換回路が，第１乃至第ｎの変換データを出力する。第１の変換データに対応する第１の位相面の信号点数をＭ値として，このＭをｍ種類に分割してＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，・・・Ｍ１ｍとし，各々は総和が，次の関係
Ｍ＝Ｍ１１＋Ｍ２１＋Ｍ３１＋・・・＋Ｍｎ１
を満たしており，第１の位相面の分割した各々に対して，第２，第３，…，第ｎの位相面の信号点数をＭｉｊ（ｉ＝２，３，・・・ｎ，ｊ＝１，２，３，・・・ｍ）として割り当てている。ここで，全てのＭｉｊはＭを超えない整数とする。
【００４８】
Ｎ＝Ｍ１１×Ｍ２１×Ｍ３１×・・・×Ｍｎ１
＋Ｍ１２×Ｍ２２×Ｍ３２×・・・・×Ｍｎ２
＋Ｍ１３×Ｍ２３×Ｍ３３×・・・・×Ｍｎ３
＋・・・
＋Ｍ１ｍ×Ｍ２ｍ×Ｍ３ｍ×・・・・×Ｍｎｍ
＝２（ｎｐ＋ｑ）
を満たすものとする。あるいは，このＮは，２（ｎｐ＋ｑ）に正確に一致せずとも，２（ｎｐ＋ｑ）をいくらかこえる値であってもよい。
【００４９】
その結果，ｎ個の位相面で，合計，２（ｎｐ＋ｑ）値の信号を伝送しており，一つの位相面では，平均して２（ｐ＋ｑ／ｎ）値の信号を伝送する。すなわち，１シンボルあたり，（ｐ＋ｑ／ｎ）ビットの伝送を実現している。
【００５０】
本実施例においては，図１２に示すように，１６ＱＡＭ，３２ＱＡＭ，６４ＱＡＭ等２ｎ値ＱＡＭ（Qadrature Amplitude Modulation）に比べて，中間の多値伝送を実現できる。なお，図１２において，ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying：２相ＰＳＫ）は送信データの"１"，"０"に対して搬送波の位相を０，πに変化させる２値伝送方式であり，１シンボルあたり１ビットを伝送し，ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：４相ＰＳＫ）は４種類の位相をとることによって１シンボルあたり，２ビットの情報を伝送する。また例えば３ＰＳＫでは，１シンボルあたりほぼ１＋１／２ビットを伝送する。
【００５１】
本実施例においては，２ｐＱＡＭ（ただし，ｐは正整数）では周波数帯域に余裕があり過ぎであるが，２（ｐ−１）ＱＡＭでは要求される周波数帯域に入らない場合に，それらの中間の変調方式を提供することが出来る。その結果，周波数の有効利用を図ることができると共に，２ｐＱＡＭに比べて少ない所用の信号対雑音比で２（ｐ−α）ＱＡＭ（ただし，０＜α＜１）が実現できる為に，電力の有効利用にもなるという作用効果が得られる。
【００５２】
図１３は，図１２に示した多値伝送方式，及び，そのより多値への拡張の方式に対して，シンボル誤り率ＳＥＲ（Ｓｙｍｂｏｌ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）を，各々を実現するためのパラメータとともに示している。なお，図１３において，例えば（ｎ＝３，ｑ＝２，ｐ＝３）の場合に１４ＱＡＭとされ，その１列目で８，４，２，２列目で１４，１４，８，３列目１４，８，４とされ，第１位相面の信号１４個を８，４，２と分割し（１列目），第１位相面の信号点数が８のときは，第２，第３の位相面では１４ＱＡＭ，１４ＱＡＭとし，第１位相面の信号点数が４のときは，第２，第３の位相面では１４ＱＡＭ，８ＱＡＭとし，第１位相面の信号点数が２のときは，第２，第３の位相面では８ＱＡＭ，４ＱＡＭとされる。そして，上記数字のそれぞれを半分とした場合，すなわち（ｎ＝３，ｑ＝２，ｐ＝２）とした場合，７ＱＡＭとなる。すなわち，１列目で４，２，１，２列目で７，７，４，３列目７，４，２とされ，第１位相面の信号７個を４，２，１と分割し（１列目），第１位相面の信号点数が４のときは，第２，第３の位相面では７ＱＡＭ，７ＱＡＭとし，第１位相面の信号点数が２のときは，第２，第３の位相面では７ＱＡＭ，４ＱＡＭとし，第１位相面の信号点数が１のときは，第２，第３の位相面では４ＱＡＭ，２ＱＡＭとされる。図１２の６ＰＫＳの場合，（ｎ＝２，ｑ＝１，ｐ＝２）となる。
【００５３】
１６ＱＡＭでは，伝送効率として，４ｂｉｔ／Ｓｙｍｂｏｌがシンボル誤り率１０−６を満たすために，Ｃ／Ｎ（Carrier to Noise ratio）＝２０．９ｄＢで実現できていた。
【００５４】
伝送帯域に余裕があるときには，１２ＱＡＭを用いて，伝送効率として，３．５ｂｉｔ／Ｓｙｍｂｏｌでシンボル誤り率１０−６を満たすために，Ｃ／Ｎ＝１９．４ｄＢで実現できる。すなわち，１．５ｄＢだけ少ない電力で同等の品質を確保することが出来る。
【００５５】
一方，２４ＱＡＭを適用することで，伝送効率として，４．５ｂｉｔ／Ｓｙｍｂｏｌでシンボル誤り率１０−６を満たすために，Ｃ／Ｎ＝２２．５ｄＢで実現できるため，１．６ｄＢだけ送信電力を増やすことで，同等の品質のもとで，伝送効率を向上させることが出来る。
【００５６】
次に，上記した本実施例の多値変調装置の構成について説明する。この実施例の多値変調装置は，例えば図１にしたがって構成される。図１の多値変調装置の構成において，ｎ×ｐ＋ｑ列（ｎは所定の整数，ｐは２以上の整数，ｑは０＜ｑ＜ｎの整数）の信号を入力する第１のデータ変換回路３が，ｐ＋１列の信号を出力し，ｎ×ｐ＋ｑ列の信号の出力と，第１のデータ変換回路３の出力を入力とする第２のデータ変換回路４が，例えばｐ＋１列の信号（変換データ）をｎ本並列出力し，並列直列変換回路５に入力され，ｐ＋１列の信号を多値変調器６に供給する構成としてもよい。
【００５７】
すなわち，大小の順番として、１から最大２の（ｎ×ｐ＋ｑ）の冪乗，すなわち２（ｎ×ｐ＋ｑ）（ただし，ｐは２以上の整数，ｑは０＜ｑ＜ｎの整数）番までの値をとり得る入力信号を入力し，該入力信号に基づき第１乃至第ｎの変換データを生成して出力する変換回路（例えば図１の１，２，３，４）と，第１乃至第ｎの変換データを入力し多値変調して出力する回路（図１の５，６）を備え，変換回路（例えば図１の３）は，該入力信号をその値により，互いに共通な要素を持たない，予め定められた第１乃至第ｍのグループ（ただし，ｍは２以上の整数）のいずれかに区分する。なお、入力信号は、１〜２（ｎ×ｐ＋ｑ）のデジタルコードであってもよいし、あるいはオフセットが乗ったものであってもよく、１〜２（ｎ×ｐ＋ｑ）種に判別できる信号であればよい。
【００５８】
第１の位相面の信号点数をＭとして，Ｍをｍ種類に分割し，分割された整数Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，・・・，Ｍ１ｍの各々が，総和がＭとなる関係，Ｍ＝Ｍ１１＋Ｍ１２＋Ｍ１３，＋・・・＋Ｍ１ｍを満たし，第１の位相面の信号点数Ｍを，Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，・・・，Ｍ１ｍの各点に分割し，ｉを２，３，４，・・・ｎとして，第ｉの位相面における前記分割したＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，・・・Ｍ１ｍの各々に対応する（ｎ−１）個の位相面信号点数として，Ｍｉｊ（ｉ＝２，３，・・・ｎ，ｊ＝１，２，３，・・・ｍ）を割り当て，Ｍｉｊ（ｉ＝１〜ｎ，ｊ＝１〜ｍ）は，Ｍを超えない整数とする。Ｍは２の正整数の冪乗以外の整数であってよく，２（ｐ＋ｑ／ｎ）を超え，且つ２（ｐ＋ｑ／ｎ）にほぼ等しい整数とされる。そして，Ｍｉｊのｉが１〜ｎまでの積Ｍ１ｊ×Ｍ２ｊ×Ｍ３ｊ×・・・・×Ｍｎｊのｊ＝１からｊ＝ｍまでの総和Ｎが，２（ｎｐ＋ｑ）に等しいか，あるいは２（ｎｐ＋ｑ）を超える値とされている。すなわち
Ｎ＝Ｍ１１×Ｍ２１×Ｍ３１×・・・・×Ｍｎ１
＋Ｍ１２×Ｍ２２×Ｍ３２×・・・・×Ｍｎ２
＋Ｍ１３×Ｍ２３×Ｍ３３×・・・・×Ｍｎ３
＋・・・
＋Ｍ１ｍ×Ｍ２ｍ×Ｍ３ｍ×・・・・×Ｍｎｍ
＝２（ｎｐ＋ｑ）
（あるいは，Ｎ＞２（ｎｐ＋ｑ））
【００５９】
例えば図１の第１のデータ変換回路３において，入力信号が第１のグループに属する場合，第１の変換データは，入力信号の値に応じて１からＭ１１の値をとるものとする。そして，この場合，図１の第２のデータ変換回路４は，１からＭ１１の第１の変換データと，入力信号の値に応じてそれぞれ割り当てられた，Ｍ２１種乃至Ｍｎ１種の値をとる第２乃至第ｎの変換データを出力する。入力信号が第１のグループに属する場合，第１乃至第Ｎのデータの組合せは，Ｍ１１×Ｍ２１×Ｍ３１×・・・・×Ｍｎ１種となる。
【００６０】
図１の第１のデータ変換回路３において，入力信号が第２のグループに属する場合，第１の変換データは，入力信号の値に応じて，１＋Ｍ１１から，Ｍ１１＋Ｍ１２までの範囲の値をとるものとする。図１の第２のデータ変換回路４は，この第１の変換データと，前記入力信号の値に応じてそれぞれ割り当てられた，Ｍ２２種乃至Ｍｎ２種の値をとる第２乃至第ｎの変換データを出力する。入力信号が第２のグループに属する場合，第１乃至第Ｎのデータの組合せは，Ｍ１２×Ｍ２２×Ｍ３２×・・・・×Ｍｎ２種となる。
【００６１】
図１の第１のデータ変換回路３において，入力信号が第３のグループに属する場合，第１の変換データは，入力信号の値に応じて，１＋Ｍ１１＋Ｍ１２から，Ｍ１１＋Ｍ１２＋Ｍ１３までの範囲の値をとるものとする。図１の第２のデータ変換回路４は，この第１の変換データと，入力信号の値に応じてそれぞれ割り当てられた，Ｍ２３種乃至Ｍｎ３種の値をとる第２乃至第ｎの変換データを出力する。入力信号が第３のグループに属する場合，第１乃至第Ｎのデータの組合せは，Ｍ１３×Ｍ２３×Ｍ３３×・・・・×Ｍｎ３種となる。
【００６２】
図１の第１のデータ変換回路３において，入力信号が第ｍのグループに属する場合，第１の変換データは，入力信号の値に応じて，１＋Ｍ１１＋Ｍ１２＋…Ｍ１ｍ−１からＭ１１＋Ｍ１２＋…＋Ｍ１ｍまでの範囲の値をとるものとする。図１の第２のデータ変換回路４は，この第１の変換データと，前記入力信号の値に応じてそれぞれ割り当てられた，Ｍ２ｍ種乃至Ｍｎｍ種の値をとる前記第２乃至第ｎの変換データを出力する。
【００６３】
図１の第１，第２のデータ変換回路３，４で生成出力された第１乃至第ｎの変換データは，例えば図１の並列直列変換回路５で時分割多重化され，多値変調器６に供給され，多値変調される。第１のデータ変換回路３，第２のデータ変換回路４におけるデータの変換は，例えば，ＲＯＭ（不図示）に格納された変換テーブル（ルックアップテーブル）を参照して行われる。この実施例においても，第１のデータ変換回路３と第２のデータ変換回路４を１つの変換回路で構成してもよいことは勿論である。
【００６４】
この実施例の多値復調回路の基本構成も，図２に示した構成にしたがう。通信信号を受信する多値復調器１２で復調された信号を直列並列変換回路１３でデマルチプレクスしてｎ本のｐ＋１列の復調データとして出力されてデータ逆変換回路に入力され，第１の復調データが１からＭ１１の値をとる場合，第２乃至第ｎの復調データとしてＭ２１種乃至Ｍｎ１種の値をとる信号をうけ，第１の復調データが１＋Ｍ１１からＭ１１＋Ｍ１２までの値をとる場合，第２乃至第ｎの復調データとしてＭ２２種乃至Ｍｎ２種の値をとる信号をうけ，第１の復調データが１＋Ｍ１１＋Ｍ１２からＭ１１＋Ｍ１２＋Ｍ１３までの値をとる場合，第２乃至第ｎの復調データとしてＭ２２種乃至Ｍｎ２種の値をとる信号をうけ，以下，同様にして，第１の復調データが，１＋Ｍ１１＋Ｍ１２＋…Ｍ１ｍ−１からＭ１１＋Ｍ１２＋…＋Ｍ１ｍのまでの値をとる場合，第２乃至第ｎの復調データとしてＭ２ｍ種乃至Ｍｎｍ種の値をとる信号をうけ，第１乃至第ｎの復調データ信号の示す値に基づき，１乃至２（ｎ×ｐ＋ｑ）の値のうち予め定めた復調データ値を出力し，この復調データ値を例えば（ｎ×ｐ＋ｑ）列の復調データ信号として出力する。
【００６５】
本発明の他の実施例について説明する。ｐの値が３〜４について，
ｎ＝４，ｑ＝１として，１０ＱＡＭ，２０ＱＡＭ，４０ＱＡＭ，
ｎ＝３，ｑ＝１として，１１ＱＡＭ，２２ＱＡＭ，４４ＱＡＭ，
ｎ＝２，ｑ＝１として，１２ＱＡＭ，２４ＱＡＭ，４８ＱＡＭ，
ｎ＝３，ｑ＝２として，１４ＱＡＭ，２８ＱＡＭ，５６ＱＡＭ，
ｎ＝４，ｑ＝３として，１５ＱＡＭ，３０ＱＡＭ，６０ＱＡＭ，
の具体例を，図１３に示しておく。なお，これらのパラメーター以外にも，ｐを６以上の任意の整数とする場合に対して，多値変調方式を構成できる事は勿論である。
【００６６】
以上本発明を上記各実施例に即して説明したが，本発明は，上記実施例の構成にのみ限定されるものでなく，特許請求の範囲の各請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得るであろう各種変形，修正を含むことは勿論である。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明では４ｐ＋１列の入力データを，４つの変調シンボルに割り当てた後，その４つの変調シンボルを時間軸上で多重化した１つの変調シンボル列によって，ｐ＋０．２５列の２値データ列を伝送しているので，ＱＡＭ方式の多値数を約２（ｐ＋０．２５）とすることを可能としている。これにより，２ｎＱＡＭでは周波数帯域に余裕があり過ぎだが２（ｎ−１）ＱＡＭでは要求される周波数帯域を超えてしまう場合に，それらの中間の変調方式を提供することができる。その結果，周波数をより有効に利用できるだけでなく，２ｎＱＡＭに比べて少ない所要の信号対雑音比で２（ｎ−０．７５）ＱＡＭが実現でき，電力を有効に利用できる効果をも奏する。さらに，本発明の構成は，３以上の任意の整数ｐについて構成することのできる，一般的な形で構成法を開示したので，１０ＱＡＭ，２０ＱＡＭ，４０ＱＡＭ，８０ＱＡＭ，１６０ＱＡＭの他，多くのＱＡＭ変調方式に応用することをも可能とした。
【００６８】
また従来，多値変調においては，４ＱＡＭ，１６ＱＡＭ，３２ＱＡＭ，６４ＱＡＭ，１２８ＱＡＭ，２５６ＱＡＭ，・・・等のｎを任意の正の整数として２ｎＱＡＭが用いられてきたが，本発明によれば，多値数を２（ｐ＋ｑ／ｎ）（ただし，ｐ，ｎは２以上の正整数，ｑは０＜ｑ＜ｎの正整数）値にすることを可能としている。
【００６９】
さらに，本発明によれば，２ｐＱＡＭ（ただし，ｐは所定の正整数）では周波数帯域に余裕があり過ぎだが，２（ｐ−１）ＱＡＭでは要求される周波数帯域に入らない場合に，それらの中間の変調方式を提供することが出来る。その結果，本発明によれば，周波数の有効利用を図ると共に，２ｐＱＡＭに比べて少ない所用の信号対雑音比で２（ｐ−α）ＱＡＭ（ただし，０＜α＜１）が実現できる為に，電力の有効利用にも貢献する，という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による多値変調装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による多値復調装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による多値変調装置の各部の信号の変換を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の第１の実施の形態による多値変調装置の第１および第２のデータ変換回路のデータ変換テーブルの構成方法を示す説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態による多値変調信号の位相平面において各変調シンボルのとり得る座標点を示した説明図である。
【図６】本発明の他の実施の形態を構成する場合の他のＱＡＭ変調方式を構成するパラメータの具体例を示す図である。
【図７】本発明のその他の実施の形態による多値変調装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明のその他の実施の形態による多値復調装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明のその他の実施の形態による多値変調装置の多値変調制御手段を構成するコンピュータに実行させるべきプログラムのフローチャートの一例である。
【図１０】本発明のその他の実施の形態による多値復調装置の多値復調制御手段を構成するコンピュータに実行させるべきプログラムのフローチャートの一例である。
【図１１】本発明の別の実施の形態による多値変調信号においてコンスタレーション上とり得る座標を示した説明図である。
【図１２】本発明の別の実施の形態において，２ｎ値ＱＡＭと比較して中間の多値伝送を説明するための図である。
【図１３】本発明の他の実施の形態を構成する場合のＱＡＭ変調方式を構成するパラメータの具体例を示す図である。
【符号の説明】
１００ 多値変調装置
１ 入力端子
２ データ列数変換回路
３ 第１のデータ変換回路
４ 第２のデータ変換回路
５ 並列直列変換回路
６ 多値変調器
７ 出力端子
８ 多値変調制御手段
２００ 多値復調装置
１１ 入力端子
１２ 多値復調器
１３ 直列並列変換回路
１４ データ逆変換回路
１５ 出力端子
１６ 多値復調制御手段
Claims (23)
- 入力したデータ列を多値変調し通信信号を出力する多値変調装置において，
前記入力したデータ列を４ｐ＋１列（ｐは３以上の整数）の２値信号からなる入力データ信号に変換するデータ列数変換回路と，
前記入力データ信号を入力し変換する第１のデータ変換回路と，
前記入力データ信号と前記第１のデータ変換回路の出力信号とを入力して４組のｐ＋１列の信号に変換する第２のデータ変換回路と，
前記第２のデータ変換回路の出力する前記４組のｐ＋１列の信号を時分割多重する並列直列変換回路と，
前記並列直列変換回路の出力信号を多値変調し通信信号を出力する多値変調器とを有し，
前記第１のデータ変換回路は前記入力データ信号の値に応じて１から（５／４）×２ｐまでの値を示す信号を出力し，
前記第２のデータ変換回路は前記第１のデータ変換回路の出力信号を受け，前記入力データ信号に基づき，
前記第１のデータ変換回路が１から４×２（ｐ−３）の値をとる場合には，これを第１の出力信号とするとともに，第２，第３，第４の出力信号としてそれぞれ予め定めた（５／４）×２ｐ種の値を示す信号を出力し，
前記第１のデータ変換回路が１＋４×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）の値をとる場合には，これを第１の出力信号とするとともに，第２，第３，第４の出力信号としてそれぞれ予め定めた（５／４）×２ｐ種，（５／４）×２ｐ種，２ｐ種の値を示す信号を出力し，
前記第１のデータ変換回路が１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）の値をとる場合には，これを第１の出力信号とするとともに，第２，第３，第４の出力信号としてそれぞれ予め定めた（５／４）×２ｐ種，２ｐ種，２ｐ種の値を示す信号を出力し，
前記第１のデータ変換回路が１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）＋２（ｐ−３）の値をとる場合には，これを第１の出力信号とするとともに，第２，第３，第４の出力信号としてそれぞれ予め定めた２ｐ種の値を示す信号を出力するよう構成したことを特徴とする多値変調装置。 - 通信信号を復調し，４ｐ＋１列（ｐは３以上の整数）の復調データ信号を出力する多値復調装置において，
前記通信信号を復調し，受信復調データ列信号を出力する多値復調器と，
前記受信復調データ列信号を時分割多重分離して第１，第２，第３および第４の復調データ列信号を出力する直列並列変換回路と，
前記第１，第２，第３および第４の復調データ列信号を入力し４ｐ＋１列の前記復調データ信号を出力するデータ逆変換回路とを有し，
前記データ逆変換回路は，
前記第１の復調データ列信号が１から４×２（ｐ−３）の値をとる場合には，第２，第３，第４の復調データ列信号としてそれぞれ予め定めた（５／４）×２ｐ種の値を示す信号を受け，
前記第１の復調データ列信号が１＋４×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）の値をとる場合には，第２，第３，第４の復調データ列信号としてそれぞれ予め定めた（５／４）×２ｐ種，（５／４）×２ｐ種，２ｐ種の値を示す信号を受け，
前記第１の復調データ列信号が１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）の値をとる場合には，第２，第３，第４の復調データ列信号としてそれぞれ予め定めた（５／４）×２ｐ種，２ｐ種，２ｐ種の値を示す信号を受け，
前記第１の復調データ列信号が１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）＋２（ｐ−３）の値をとる場合には，第２，第３，第４の復調データ列信号としてそれぞれ予め定めた２ｐ種の値を示す信号を受けて，
前記第１，第２，第３，第４の復調データ列信号の示す値に基づき予め定めた復調データ値をとり，
前記復調データ値を４ｐ＋１列の前記復調データ信号として出力するよう構成したことを特徴とする多値復調装置。 - 請求項１に記載の多値変調装置と，請求項２に記載の多値復調装置とを含んで構成したことを特徴とする，多値変復調通信システム。
- 請求項１に記載の多値変調装置において，さらに前記第１および第２のデータ変換回路を制御する多値変調制御手段を有し，
前記多値変調制御手段は，前記第１および第２のデータ変換回路の前記入力データ信号と出力値との対応を，変更可能としたことを特徴とする多値変調装置。 - 請求項２に記載の多値復調装置において，さらに前記データ逆変換回路を制御する多値復調制御手段を有し，
前記多値復調制御手段は，前記データ逆変換回路の入力する前記第１，第２，第３，第４の復調データ列信号と出力値との対応を，変更可能としたことを特徴とする多値変調装置。 - 請求項４に記載の多値変調装置と，請求項５に記載の多値復調装置とを含んで構成したことを特徴とする，多値変復調通信システム。
- コンピュータを制御することにより，４ｐ＋１列（ｐは３以上の整数）の入力データ信号を多値変調する多値変調プログラムにおいて，
前記入力データ信号を第１，第２，第３，第４の変換データに変換する処理を実行させ，
前記第１の変換データとして前記入力データ信号の値に応じて１から（５／４）×２ｐまでの値をとり，
前記第１の変換データが１から４×２（ｐ−３）の値をとる場合には，第２，第３，第４の変換データとして前記入力データ信号の値に応じてそれぞれ予め定めた（５／４）×２ｐ種の値をとり，
前記第１の変換データが１＋４×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）の値をとる場合には，第２，第３，第４の変換データとして前記入力データ信号の値に応じてそれぞれ予め定めた（５／４）×２ｐ種，（５／４）×２ｐ種，２ｐ種の値をとり，
前記第１の変換データが１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）の値をとる場合には，第２，第３，第４の変換データとして前記入力データ信号の値に応じてそれぞれ予め定めた（５／４）×２ｐ種，２ｐ種，２ｐ種の値をとり，
前記第１の変換データが１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）＋２（ｐ−３）の値をとる場合には，第２，第３，第４の変換データとして前記入力データ信号の値に応じてそれぞれ予め定めた２ｐ種の値をとり，
前記第１，第２，第３，第４の変換データを，順次多値変調器へ出力させることを特徴とする多値変調プログラム。 - コンピュータを制御することにより通信信号を多値復調し，４ｐ＋１列（ｐは３以上の整数）の復調データ信号を出力する多値復調プログラムにおいて，
前記通信信号を第１，第２，第３，第４の復調データ列信号として入力し，４ｐ＋１列の前記復調データ信号に変換する処理を実行させ，
前記第１の復調データ列信号として（５／４）×２ｐ種の値を受け，
前記第１の復調データ列信号が１から４×２（ｐ−３）の値をとる場合には，第２，第３，第４の復調データ列信号としてそれぞれ予め定めた（５／４）×２ｐ種の値を受け，
前記第１の復調データ列信号が１＋４×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）の値をとる場合には，第２，第３，第４の復調データ列信号としてそれぞれ予め定めた（５／４）×２ｐ種，（５／４）×２ｐ種，２ｐ種の値を受け，
前記第１の復調データ列信号が１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）の値をとる場合には，第２，第３，第４の復調データ列信号としてそれぞれ予め定めた（５／４）×２ｐ種，２ｐ種，２ｐ種の値を受け，
前記第１の復調データ列信号が１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）＋２（ｐ−３）の値をとる場合には，第２，第３，第４の復調データ列信号としてそれぞれ予め定めた２ｐ種の値を受けて，
前記第１，第２，第３，第４の復調データ列信号の示す値に基づき予め定めた復調データ値をとり，
前記復調データ値を４ｐ＋１列の復調データ信号として出力させることを特徴とする多値復調プログラム。 - ４ｐ＋１列（ｐは３以上の整数）の入力信号を４つの変調シンボルに割り当てる多値変復調方法において，
第１の変調シンボルは（５／４）×２ｐ個の信号点を用い，
前記第１の変調シンボルが予め定めた１から４×２（ｐ−３）の信号点をとる場合には，第２，第３，第４の変調シンボルとしてそれぞれ前記入力信号に対応して予め定めた（５／４）×２ｐ個の信号点を用い，
前記第１の変調シンボルが１＋４×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）の信号点をとる場合には，第２，第３，第４の変調シンボルとしてそれぞれ前記入力信号に対応して予め定めた（５／４）×２ｐ個，（５／４）×２ｐ個，２ｐ個の信号点を用い，
前記第１の変調シンボルが１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）の信号点をとる場合には，第２，第３，第４の変調シンボルとしてそれぞれ前記入力信号に対応して予め定めた（５／４）×２ｐ個，２ｐ個，２ｐ個の信号点を用い，
前記第１の変調シンボルが１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）＋２（ｐ−３）の信号点をとる場合には，第２，第３，第４の変調シンボルとしてそれぞれ前記入力信号に対応して予め定めた２ｐ個の信号点を用いることを特徴とする多値変復調方法。 - １から２の（４Ｐ＋１）の冪乗，すなわち２（４ｐ＋１）（ただし，ｐは３以上の整数）番までの値をとり得る入力信号を入力し，前記入力信号に基づき第１乃至第４の変換データを生成して出力する変換手段と，
前記第１乃至第４の変換データを入力し多値変調して出力する手段と，
を備え，
前記変換手段は，前記入力信号を，その値により，互いに共通な要素を持たない，予め定められた４つのグループのいずれに属するか判別する手段を備え，
前記入力信号が第１のグループに属する場合，前記第１の変換データは，前記入力信号の値に応じて，１から４×２（ｐ−３）の値をとり，第２，第３，第４の変換データは，それぞれ，前記入力信号の値に応じて割り当てられた，１から（５／４）×２ｐ，１から（５／４）×２ｐ，１から（５／４）×２ｐの値をとり，前記第１のグループに属する前記入力信号に対する前記第１乃至第４の変換データは，５３×２（４ｐ−７）種の組合せをなし，
前記入力信号が第２のグループに属する場合，前記第１の変換データは，前記入力信号の値に応じて１＋４×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）の値をとり，第２，第３，第４の変換データは，それぞれ，前記入力信号の値に応じて割り当てられた，１から（５／４）×２ｐ，１から（５／４）×２ｐ，１から２ｐをとり，前記第２のグループに属する前記入力信号に対する前記第１乃至第４の変換データは，３×５２×２（４ｐ−７）種の組合せをなし，
前記入力信号が第３のグループに属する場合，前記第１の変換データは，前記入力信号の値に応じて１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）の値をとり，第２，第３，第４の変換データは，それぞれ，前記入力信号の値に応じて割り当てられた１から（５／４）×２ｐ，１から２ｐ，１から２ｐの値をとり，前記第３のグループに属する前記入力信号に対する前記第１乃至第４の変換データは，５×２（４ｐ−４）種の組合せをなし，
前記入力信号が第４のグループに属する場合，前記第１の変換データは，前記入力信号の値に応じて１＋４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）から４×２（ｐ−３）＋３×２（ｐ−３）＋２×２（ｐ−３）＋２（ｐ−３）の値をとり，第２，第３，第４の変換データは，それぞれ，前記入力信号の値に応じて割り当てられた，１から２ｐ，１から２ｐ，１から２ｐの値をとり，前記第４のグループに属する前記入力信号に対する前記第１乃至第４の変換データは，２（４ｐ−３）種の組合せをなすように変換して出力する手段を備えている，ことを特徴とする多値変調装置。 - ｎを２以上の整数，ｍを２以上の整数，ｐを所定の正整数，ｑが０＜ｑ＜ｎである整数，Ｍを２の正整数の冪乗又は２の正整数の冪乗以外の整数であって，２の（ｐ＋ｑ／ｎ）冪乗，すなわち２（ｐ＋ｑ／ｎ）を超える整数とし，
第１の位相面の信号点数をＭとして，Ｍをｍ種類に分割した整数Ｍ１１，Ｍ１２，…，Ｍ１ｍの各々は，総和がＭとなる関係，
Ｍ＝Ｍ１１＋Ｍ１２＋…＋Ｍ１ｍ
を満たしており，
前記第１の位相面を，位相面信号点数として，Ｍ１１，Ｍ１２，…，Ｍ１ｍのｍ個に分割し，
ｉを２からｎの整数として，第ｉの位相面における，前記第１の位相面の信号点数Ｍを分割したＭ１１，Ｍ１２，…Ｍ１ｍの各々に対応する，（ｎ−１）個の位相面信号点数として，Ｍｉｊ（ただし，ｉ＝２，…ｎ，ｊ＝１，２，…ｍ）を割り当て，
それぞれのＭｉｊ（ｉは１からｎ，ｊは１からｍの整数）は，Ｍを超えない整数とし，
Ｍｉｊのｉ＝１からｎまでの積
Ｍ１ｊ×Ｍ２ｊ×…×Ｍｎｊ
のｊ＝１からｊ＝ｍまでの総和は，２（ｎｐ＋ｑ）に等しいか，あるいは２（ ｎｐ＋ｑ）を超える値とされ，
第１乃至第ｎのｎ個の位相面に対して２（ｎｐ＋ｑ）の二値信号を割り当て，１変調シンボルあたり（ｐ＋ｑ／ｎ）ビットの割り当てを行うことで，多値数が２（ｐ＋ｑ／ｎ）の変調を行う，こと特徴とする多値変調方法。 - １から２の（ｎ×ｐ＋ｑ）の冪乗，すなわち２（ｎ×ｐ＋ｑ）（ただし，ｐは２以上の所定の整数，ｎは所定の正整数，ｑは０＜ｑ＜ｎの整数）番までの値をとり得る入力信号を入力し，前記入力信号に基づき第１乃至第のｎ変換データを生成して出力するステップと，
前記第１乃至第ｎの変換データを入力し多値変調して出力するステップと，
を有し，
前第１乃至第ｎの変換データを生成して出力するにあたり，
前記入力信号を，その値により，互いに共通な要素を持たない，予め定められた第１乃至第ｍ（ただし，ｍは２以上の所定の整数）のグループのいずれに属するか判別するステップを有し，
前記第１の変換データの第１の位相面の信号点数をＭとして，Ｍをｍ種類に分割し，分割された整数Ｍ１１，Ｍ１２，…，Ｍ１ｍの各々は，総和がＭとなる関係，
Ｍ＝Ｍ１１＋Ｍ１２＋…＋Ｍ１ｍ
を満たし，
前記第１の位相面は，位相面信号点数がＭ１１，Ｍ１２，…，Ｍ１ｍのｍ個に分割され，
ｉを２からｎの整数として，第ｉの位相面における前記分割したＭ１１，Ｍ１２，…，Ｍ１ｍの各々に対応する（ｎ−１）個の位相面信号点数として，Ｍｉｊ（ただし，ｉ＝２，…ｎ，ｊ＝１，２，…ｍ）を割り当て，
Ｍｉｊ（ただし，ｉは１からｎ，ｊは１からｍの整数）は，Ｍを超えない整数とし，
Ｍｉｊのｉ＝１からｎまでの積
Ｍ１ｊ×Ｍ２ｊ×…×Ｍｎｊ
のｊ＝１からｊ＝ｍまでの総和が，２（ｎｐ＋ｑ）に等しいか，あるいは２（ｎｐ＋ｑ）を超える値とされ，
前記入力信号が第１のグループに属する場合，前記第１の変換データは前記入力信号の値に応じて１からＭ１１の値をとり，前記第２乃至第ｎの変換データは，前記入力信号の値に応じてそれぞれ割り当てられた，Ｍ２１種乃至Ｍｎ１種の値をとるように変換するステップと，
前記入力信号が第ｊのグループ（ただし，ｊは１＜ｊ≦ｍの整数）に属する場合，前記第１の変換データは前記入力信号の値に応じて，Ｍ１１からＭ１ｊ−１までの和に１加算した値から，Ｍ１１，…，Ｍ１ｊ−１，Ｍ１ｊの和までの範囲の値をとり，前記第２乃至第ｎの変換データは，前記入力信号の値に応じてそれぞれ割り当てられた，Ｍ２ｊ種乃至Ｍｎｊ種の値をとるように変換するステップと，
を含む，ことを特徴とする変調方法。 - 前記Ｍは，２の正整数の冪乗のほかにも，２の正整数の冪乗以外の整数をとり得るものとされ，２（ｐ＋ｑ／ｎ）を超える整数である，ことを特徴とする請求項１２記載の変調方法。
- 前記Ｍは，２（ｐ＋１）よりも小の整数である，ことを特徴とする請求項１１又は１３記載の変調方法。
- 請求項１２乃至１４のいずれか一に記載の変調方法で変調された通信信号を受信して復調する復調方法であって，
前記通信信号を受信して復調するステップと，
前記復調された信号を受け第１乃至第ｎ（ただし，ｎは２以上の整数）の復調データとして出力するステップと，
前記第１の復調データが１から前記Ｍ１１の値をとる場合に，前記第２乃至第ｎの復調データとして，前記Ｍ２１種乃至Ｍｎ１種の値をとる信号をうけ，前記第１の復調データが，前記Ｍ１１からＭ１ｊ−１（ただし，ｊは１＜ｊ≦ｍの整数）までの和に１加算した値から，前記Ｍ１１，…，Ｍ１ｊ−１，Ｍ１ｊの和までの範囲の値をとる場合，前記第２乃至第ｎの変換データとして，Ｍ２ｊ種乃至Ｍｎｊ種の値をとる信号をうけ，前記第１乃至第ｎの復調データ信号の示す値に基づき，１から２の（ｎ×ｐ＋ｑ）冪乗までのいずれかの値をとるデータ信号を出力するステップと，
を含む，ことを特徴とする復調方法。 - １から２の（ｎ×ｐ＋ｑ）の冪乗，すなわち２（ｎ×ｐ＋ｑ）（ただし，ｐは２以上の所定の整数，ｎは所定の正整数，ｑは０＜ｑ＜ｎの整数）番までの値をとり得る入力信号を入力し，前記入力信号に基づき第１乃至第のｎ変換データを生成して出力する変換手段と，
前記第１乃至第ｎの変換データを入力し多値変調して出力する手段と，
を備え，
前記変換手段が，前記入力信号を，その値により，互いに共通な要素を持たない，予め定められた第１乃至第ｍ（ただし，ｍは２以上の所定の整数）のグループのうちのいずれに属するか判別する手段を備え，
前記第１の変換データの第１の位相面の信号点数をＭとし，Ｍをｍ種類に分割し，分割された整数Ｍ１１，Ｍ１２，…，Ｍ１ｍの各々は，総和がＭとなる関係，
Ｍ＝Ｍ１１＋Ｍ１２＋…＋Ｍ１ｍ
を満たし，
前記第１の位相面は，それぞれ位相面信号点数が，Ｍ１１，Ｍ１２，…，Ｍ１ｍのｍ個に分割され，
ｉを２からｎの整数として，第ｉの位相面における前記分割したＭ１１，Ｍ１２，…Ｍ１ｍの各々に対応する（ｎ−１）個の位相面信号点数として，Ｍｉｊ（ただし，ｉ＝２，…ｎ，ｊ＝１，２，…ｍ）が割り当てられ，
それぞれのＭｉｊ（ただし，ｉは１からｎ，ｊは１からｍの整数）は，Ｍを超えない整数とし，
Ｍｉｊのｉ＝１からｎまでの積
Ｍ１ｊ×Ｍ２ｊ×…×Ｍｎｊ
のｊ＝１からｊ＝ｍまでの総和が，２（ｎｐ＋ｑ）に等しいか，あるいは２（ｎｐ＋ｑ）を超える値とされ，
前記入力信号が第１のグループに属する場合，前記第１の変換データは前記入力信号の値に応じて１からＭ１１の値をとり，前記第２乃至第ｎの変換データは，前記入力信号の値に応じてそれぞれ割り当てられた，Ｍ２１種乃至Ｍｎ１種の値をとり，
前記入力信号が第ｊのグループ（ただし，ｊは１＜ｊ≦ｍの整数）に属する場合，前記第１の変換データは前記入力信号の値に応じて，Ｍ１１からＭ１ｊ−１までの和に１加算した値から，前記Ｍ１１，…，Ｍ１ｊ−１，Ｍ１ｊの和までの範囲をとり，前記第２乃至第ｎの変換データは，前記入力信号の値に応じてそれぞれ割り当てられた，Ｍ２ｊ種乃至Ｍｎｊ種の値をとるように変換する手段を備えている，ことを特徴とする変調装置。 - 前記Ｍは，２の正整数の冪乗のほかにも，２の正整数の冪乗以外の整数をとり得るものとされ，２（ｐ＋ｑ／ｎ）を超えた整数である，ことを特徴とする請求項１６記載の変調装置。
- 前記Ｍは，２（ｐ＋１）よりも小の整数である，ことを特徴とする請求項１７記載の変調装置。
- 請求項１６乃至１８のいずれか一に記載の変調装置で変調された信号を受信して復調する復調装置が，
前記信号を受信して復調する多値復調部と，
前記多値復調器で復調された信号を受け，第１乃至第ｎ（ただし，ｎは２以上の整数）の復調データとして出力する手段と，
前記第１の復調データが１から前記Ｍ１１の値をとる場合に，前記第２乃至第ｎの復調データとして前記Ｍ２１種乃至Ｍｎ１種の値をとる信号をうけ，前記第１の復調データが，前記Ｍ１１からＭ１ｊ−１（ただし，ｊは１＜ｊ≦ｍの整数）までの和に１加算した値から，前記Ｍ１１，Ｍ１２，からＭ１ｊの和までの範囲の値をとる場合，前記第２乃至第ｎの変換データとしてＭ２ｊ種乃至Ｍｎｊ種の値をとる信号をうけ，前記第１乃至第ｎの復調データ信号の示す値に基づき，１から２の（ｎ×ｐ＋ｑ）の冪乗までのいずれかの値をとるデータ信号を出力するデータ逆変換手段を備えている，ことを特徴とする復調装置。 - １から２（ｎ×ｐ＋ｑ）（ただし，ｐは２以上の整数，ｎは所定の正整数，ｑは０＜ｑ＜ｎの整数）番までの値をとり得る入力信号を多値変調して出力する処理を変調装置を構成するコンピュータに実行させるプログラムであって，
前記入力信号を入力し，前記入力信号の値に基づき第１乃至第のｎ変換データを生成して出力する変換処理と，
前記第１乃至第ｎの変換データを入力し多値変調して出力する処理と，
を備え，
前記変換処理は，前記入力信号をその値により，互いに共通な要素を持たない，予め定められたｍ個のグループのいずれかに区分し，
第１の位相面の信号点数をＭとして，Ｍをｍ種類に分割し，分割された整数Ｍ１１，Ｍ１２，…，Ｍ１ｍの各々は，総和がＭとなる関係，
Ｍ＝Ｍ１１＋Ｍ１２，＋…＋Ｍ１ｍ
を満たし，
前記第１の位相面は，位相面信号点数がＭ１１，Ｍ１２，…，Ｍ１ｍのｍ個に分割され，
ｉを２からｎの整数として，第ｉの位相面における前記分割したＭ１１，Ｍ１２，…Ｍ１ｍの各々に対応する（ｎ−１）個の位相面信号点数として，Ｍｉｊ（ｉ＝２，…ｎ，ｊ＝１〜ｍ）を割り当て，
それぞれのＭｉｊ（ただし，ｉは１からｎ，ｊは１からｍの整数）は，Ｍを超えない整数とし，
Ｍｉｊのｉ＝１からｎまでの積
Ｍ１ｊ×Ｍ２ｊ×…×Ｍｎｊ
のｊが１からｊがｍまでの総和が，２（ｎｐ＋ｑ）に等しいか，あるいは２（ ｎｐ＋ｑ）を超える値とされ，
前記入力信号が第１のグループに属する場合，前記第１の変換データは前記入力信号の値に応じて１からＭ１１の値をとり，前記第２乃至第ｎの変換データは，前記入力信号の値に応じてそれぞれ割り当てられた，Ｍ２１種乃至Ｍｎ１種の値をとり，
前記入力信号が第ｊグループ（ただし，ｊは１＜ｊ≦ｍの整数）に属する場合，前記第１の変換データは前記入力信号の値に応じて，Ｍ１１からＭ１ j-1までの和に１加算した値から，Ｍ１１，Ｍ１２，…Ｍ１ｊの和までの範囲の値をとり，前記第２乃至第ｎの変換データは，前記入力信号の値に応じてそれぞれ割り当てられた，Ｍ２ｉ種乃至Ｍｎｉ種の値をとるように変換する処理を，
前記コンピュータに実行させるためのプログラム。 - 請求項２０記載のプログラムにおいて，
前記Ｍは，２の正整数の冪乗のほかにも，２の正整数の冪乗以外の整数をとり得るものとされ，２（ｐ＋ｑ／ｎ）を超えた整数である，ことを特徴とするプログラム。 - 請求項２１記載のプログラムにおいて，
前記Ｍは，２（ｐ＋１）よりも小の整数である，ことを特徴とするプログラム。 - 請求項２０乃至２２のいずれか一に記載のプログラムを実行するコンピュータを含む変調装置で変調された信号を受信して復調する復調装置を構成するコンピュータに，
前記信号を受信して復調部で復調された信号を受け，第１乃至第ｎ（ただし，ｎは２以上の整数）の復調データとして出力する処理と，
前記第１の復調データが，１から前記Ｍ１１の値をとる場合に，前記第２乃至第ｎの復調データとして前記Ｍ２１種乃至Ｍｎ１種の値をとる信号をうけ，
前記第１の復調データが，前記Ｍ１１からＭ１ｊ−１（ただし，ｊは１＜ｊ≦ｍの整数）までの和に１加算した値から，前記Ｍ１１，Ｍ１２，からＭ１ｊの和までの範囲の値をとる場合，前記第２乃至第ｎの変換データとしてＭ２ｊ種乃至Ｍｎｊ種の値をとる信号をうけ，
前記第１乃至第ｎの復調データ信号の示す値に基づき，１から２の（ｎ×ｐ＋ｑ）の冪乗までのいずれかの値をとるデータ信号を出力する逆変換処理と，
前記コンピュータに実行させるためのプログラム。
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