JP5660396B2 - データ伝送方法、データ受信方法、データ変調装置及びデータ復調装置 - Google Patents

データ伝送方法、データ受信方法、データ変調装置及びデータ復調装置 Download PDF

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Description

本発明は、誤り訂正符号を適用した変復調方法を用いた、データ伝送方法、データ受信方法、データ変調装置及びデータ復調装置に関し、特に、ｍを５以上の整数として多値数を２ｍとした多値直交振幅変復調（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；ＱＡＭ）方法に好適に用いられる、データ伝送方法、データ受信方法、データ変調装置及びデータ復調装置に関する。
従来より、デジタルマイクロ波通信方式をはじめとする各種通信方式において、６４ＱＡＭ，１２８ＱＡＭ，２５６ＱＡＭなど２ｍＱＡＭの変復調方式が使用されている（ｍは正整数である）。２ｍＱＡＭの変復調方式においては、全部で２ｍ個からなるｍビットのデータを２ｍ個の信号点に割当てるビットマッピングを通して通信を行う。
一方、通信中に生じるノイズからデータを保護するため、冗長データを付加することによりエラー耐力を向上させる誤り訂正符号が適用される。誤り訂正符号の適用によって、一般に誤り率は大きく改善されるが、その効果は、前記信号点マッピングとの組み合わせ方によって異なることが知られている（例えば非特許文献１，２）。特に、各信号点間の距離と、各信号点にマッピングされたｍビットデータ間のハミング距離の間の関係を考慮して誤り訂正符号の冗長ビットの配分を変えることにより、その効果を高めることができる。これにより、帯域制限のある通信路において、誤り率を劣化させることなく、冗長ビットの付加による帯域の拡大を抑えることも可能となる。
以下の説明ではビット列間のハミング距離と区別するため、信号点間の距離をユークリッド距離と呼ぶ。
図１及び図２は１６ＱＡＭの変調方式にリードソロモン符号（ＲＳ符号）、あるいは低密度パリティ検査符号（ＬＤＰＣ符号）等の誤り訂正符号を適用して、データ通信を行う背景技術の一例を示したものである。
図１は１６個の信号点への４ビットのマッピングを、隣接する各信号点に割当てられた各ビット列間のハミング距離が1となる、グレイマッピングを適用している。送信側は、符号化装置１１による、誤り訂正符号によって符号化されたデータを４ビット毎に区切り、グレイマッピング装置１２を通して対応する対応する信号点を求め、送信信号を送る。受信側では受信信号から、それにユークリッド距離が最も近い信号点を選択し、選択された信号点に対応する４ビットを導くデマッピング装置１３を通して得られたビット列に対し、復号化装置１４により誤り訂正符号の復号処理を行う。
しかしながら、通信路ノイズによって、受信側で選択された信号点が送信信号点と異なる場合が生じ、この場合にデマッピングの結果としてビットエラーを生じる。通信システムの主たる誤り発生要因の一つは、その振幅が正規分布に従う熱雑音であり、送信信号点にユークリッド距離が近い信号点ほど、受信側で選択される確率が高くなる。よって、熱雑音によって誤って選択されやすい隣接する信号点間のハミング距離が大きい場合には、同じ雑音レベルに対するビット誤り率が高くなる。全ての隣接する信号点間のハミング距離が１となるグレイマッピングはこの意味において最適なビットマッピングとなる。しかし、その一方で、誤り訂正符号を効果的に適用するという観点からみると、必ずしも信号点にマッピングした４ビット全てに対して均一に誤り訂正符号化する必要はなく、一部のビットに対してのみ誤り訂正符号化することで同様の効果を得られる場合がある。
図２は１６ＱＡＭの１６個の信号点に対する４ビットのマッピング方法を変えて、下位２ビットにのみ誤り訂正符号を適用したデータ通信方式を示したものである。
このビットマッピングは、隣接する信号点間のハミング距離が必ずしも１とはならないものの、下位２ビットのみに注目すると隣接する信号点間のハミング距離が１となっており、さらに下位２ビットが一致する信号点間のユークリッド距離が最も大きくなるように設定されている。
送信側では、符号化装置２１により、誤り訂正符号を適用したビット列を下位２ビットに割り当て、ダブルグレイマッピング装置２２により図２のように対応する信号点を求め、送信信号を送る。受信側では、第１デマッピッピング装置２３により受信信号から、それにユークリッド距離が最も近い信号点を選択し、復号化装置２４により、選択された信号点に対応する４ビット中の下位２ビットに対して誤り訂正符号の復号処理を行う。次いで、第２デマッピング装置２５により、誤り訂正処理して得られた２ビットと、下位２ビットが一致する４つの信号点の内、最も受信信号点からのユークリッド距離が近いものを選択して、残りの上位２ビットを決定する。
下位２ビット部分が誤り訂正符号によって正しく訂正されれば、前記の送信信号点にユークリッド距離が近い信号点ほど受信側で選択される確率が高いという性質と、下位２ビットが一致する信号点間のユークリッド距離が大きいことから、上位２ビットが誤る確率は非常に小さくなり、上位２ビットを誤り訂正符号化しないことの実質的なデメリットはないと言える。特に誤り訂正符号の適用による帯域拡大が制限される通信路においては、図１の方法と比較して少ない冗長ビット数で同等の誤り率を達成することができるため、非常に効果的である。図２の方法は、ビットマッピングを工夫することで、各信号点に対応する４ビットを、ビットエラー確率が小さいビット部分と大きいビット部分に分割し、ビットエラー確率が大きいビット部分にのみ誤り訂正符号を適用したものと言える。
上記の図２にその一例を示したビットマッピング方法はダブルグレイマッピングと呼ばれている（非特許文献３）。これは誤り訂正符号化を適用しない上位ビットと誤り訂正符号化を適用する下位ビットで独立にグレイマッピングを適用するものであり、２２ｎＱＡＭの変復調方式において（ｎは正の整数）、信号点配置が矩形の時に適用可能であるが、指数が奇数の場合の２２ｎ＋１ＱＡＭの変復調方式や、指数が偶数の場合でも信号点配置が矩形で無い場合（非特許文献４）には適用できない。
また、無符号化部分を含まず、全ビットに誤り訂正符号を適用する図１の場合のグレイマッピングに関しても、信号点配置が矩形でない場合には、一般に隣接する信号点間に割当てられたビット列間のハミング距離を１とすることはできない。尚、指数が奇数の２２ｎ＋１ＱＡＭで、信号点配置が十字形の場合に関しては、隣接する信号点間のハミング距離が最も小さくなるマッピング方法として、特許文献１の方法が知られている。
各形状の信号点配置に対するビットマッピング方法としてセットパーティショニング（Ｓｅｔ Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ）が知られており、下位ビット部分をトレリス符号で符号化するＴＣＭ方式（非特許文献２）が知られている。セットパーティショニングでは符号化を適用する下位ビットが一致する信号点間のユークリッド距離が最大であるものの、隣接する信号点間の平均ハミング距離については考慮されていないため、この部分に関するビット誤り率は悪く、適用したＳｅｔ Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇに対応するトレリス符号以外の誤り訂正符号（例えばＲＳ符号やＬＤＰＣ符号等）の適用には向いていないマッピング方法と言える。
国際公開第2007/046558号パンフレット
筆者 Ｇ．Ｕｎｇｅｒｂｏｅｃｋ題名 Ｃｈａｎｎｅｌ Ｃｏｄｉｎｇ ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ／ｐｈａｓｅ ｓｉｇｎａｌｓ発行元 ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｈｅｏｒｙ発行年月日 １９８２年１月１日説明頁 第５５頁から第６７頁 筆者 Ｈ．Ｉｍａｉ ＆ Ｓ．Ｈｉｒａｋａｗａ題名 Ａ Ｎｅｗ Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅ Ｃｏｄｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｉｎｇ Ｅｒｒｏｒ−Ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ Ｃｏｄｅｓ発行元 ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｈｅｏｒｙ発行年月日 １９７７年５月１日説明頁 第３７１頁から第３７７頁 筆者 Ｅ．Ｅｌｅｆｔｈｅｒｉｏｕ ＆ Ｓ．Ｏｌｃｅｒ題名 Ｌｏｗ−Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ−Ｃｈｅｃｋ Ｃｏｄｅｓ ｆｏｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅｓ発行元 ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ発行年月日 ２００２年 ４月２８日説明頁 第１７５３頁から第１７５７頁 筆者 Ｈ．Ｔａｈａｒａ，Ｔ．Ｄｅｇｕｃｈｉ，Ｓ．Ｍｉｚｏｇｕｃｈｉ，Ｙ．Ｙｏｓｈｉｄａ題名 ６ＧＨｚ １４０Ｍｂｐｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｒａｄｉｏ Ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ２５６−ＳＳＱＡＭ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ発行元 ＩＥＥＥ Ｇｌｏｂａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ発行年月日 １９８７年１１月１５日説明頁 第１４９５頁から第１５００頁
任意の形状に配置された信号点を用いて、ｍビットのデータを伝送する２ｍＱＡＭ方式において、隣接する信号点間の下位ｓビット部分（ｓはｍより小さい正整数）に関するハミング距離の平均値が小さく、該下位ｓビット部分が一致する信号点に関しては、信号点間のユークリッド距離が最大となるビットマッピングによって、特に該下位ｓビット部分に誤り訂正符号を適用することで、帯域拡大を抑え、尚且つ誤り率特性に優れたデータ通信方式を提供することが可能となる。しかしながら、前記[背景技術]において説明したように、信号点が矩形に配置された場合を除いて、このようなビットマッピング方法は提供されていなかった。尚、セットパーティショニングによるビットマッピング方法は、下位ｓビットが一致する信号点に関して信号点間が最大となるビットマッピングであるが、隣接する信号点間の下位ｓビット部分に関するハミング距離の平均値が小さくないため、要件を満たしていない。
［発明の目的］
本発明の典型的(exemplary)な目的は、上記の技術課題に鑑みてなされたものであって、信号点が十字形配置の場合、及び平均電力、ピーク電力を下げるため、矩形、あるいは十字形に配置された信号点の一部を再配置した円状配置の場合において、隣接する信号点間の下位ビット部分に関するハミング距離の平均値が小さく、下位ビット部分が一致する信号点に関しては、信号点間のユークリッド距離が大きくなるビットマッピング方法を提供し、それを用いたデータ通信方法を提供することにある。信号点の円状配置は、矩形配置と比較してピークエネルギーを減少させることができる分、非線形歪に対する特性に優れた通信方式を提供することが可能となる。
本発明に係わる典型的な第１のデータ伝送方法は、矩形に配置された２２ｎ個の信号点の一部を円状に再配置し（ｎは正の整数）、円状配置された２２ｎ個の信号点を用いて、２ｎビットのデータを伝送する２２ｎＱＡＭの変調方式のデータ伝送方法であって、
矩形配置に一致する信号点に、下位２ｔ ビットと上位２（ｎ−ｔ）を各々独立にグレイ符号を適用した２ｎビットのパターンを対応させる第１手順と（ｔはｎより小さい正の整数）、
円状に再配置された各信号点に、該矩形配置に一致する信号点に割当てられたパターンを除いた２ｎビットのパターンの中で、隣接する信号点間における下位２ｔビットの平均ハミング距離が最小、かつ下位２ｔビットが一致する信号点間のユークリッド距離が最大となるように２ｎビットのパターンを対応させる第２手順とを備え、
伝送する２ｎビットに対して、前記第２手順によって定まる信号点を送信するデータ伝送方法である。
本発明に係わる典型的な第２のデータ伝送方法は、矩形に配置された２２ｎ個の信号点の一部を円状に再配置し（ｎは正の整数）、円状配置された２２ｎ個の信号点を用いて、２ｎビットのデータを伝送する２２ｎＱＡＭの変調方式のデータ伝送方法であって、
２２ｎ個の信号点を含む信号領域を複数個の領域に分割し、分割された各領域の内、該矩形配置に含まれる領域に対して、隣接する領域間のハミング距離が１だけ異なるグレイ符号を適用して２ビットを割当て、矩形配置に含まれない該分割された各領域に対して、隣接する領域間の平均ハミング距離が最小となるように２ビットを割り当てる領域マッピングテーブルをｎ種類設け、
前記２ｎビットのデータに対する信号点を、２ｎビットのデータをｎ個の２ビットデータに分割し、各々を分割された領域の形が互いに異なるｎ種類の前記領域マッピングテーブルを参照して得られるｎ個の信号領域の共通部分に配置された信号点とするデータ伝送方法である。
本発明に係わる典型的な第３のデータ伝送方法は、十字形に配置された２２ｎ＋１個の信号点を用いて２ｎ＋１ビットのデータを伝送する２２ｎ＋１ＱＡＭの変調方式のデータ伝送方法であって（ｎは正の整数）、
２２ｎ＋１個の信号点を含む信号領域を複数個の領域に分割し、分割された各領域において、隣接する領域間が互いに異なるように２ビットを割り当てる第１の領域マッピングテーブルと、２２ｎ＋１個の信号点を含む信号領域を複数個の領域に分割し、分割された各領域に隣接する領域間が互いに異なるように１ビットを割り当てる第２の領域マッピングテーブルを設け、
前記２ｎ＋１ビットのデータに対する信号点を、２ｎ＋１ビットのデータをｎ個の２ビットデータと１個の１ビットデータに分割し、２ビットデータの各々を分割された領域の形が互いに異なるｎ個の前記第１の領域マッピングテーブルを参照して得られるｎ個の信号領域の共通部分と、１ビットデータに対応して、前記第２の領域マッピングテーブルによって定まる領域との共通部分に配置された信号点とするデータ伝送方法である。
本発明に係わる典型的な第４のデータ伝送方法は、十字形に配置された２２ｎ＋１個の信号点の一部を円状に再配置した２２ｎ＋１個の信号点を用いて、２ｎ＋１ビットのデータを伝送する２２ｎ＋１ＱＡＭの変調方式を用いたデータ伝送方法であって（ｎは正の整数）、
２２ｎ＋１個の信号点を含む信号領域を複数個の領域に分割し、分割された各領域において、隣接する領域間が互いに異なるように２ビットを割り当てる第１の領域マッピングテーブルと、２２ｎ＋１個の信号点を含む信号領域を複数個の領域に分割し、分割された各領域に隣接する領域間が互いに異なるように１ビットを割り当てる第２の領域マッピングテーブルとを設け、
前記２ｎ＋１ビットのデータに対する信号点を、２ｎ＋１ビットのデータをｎ個の２ビットデータと１個の１ビットデータに分割し、２ビットデータの各々を分割された領域の形が互いに異なるｎ個の第１の領域マッピングテーブルを参照して得られるｎ個の信号領域の共通部分と、該１ビットデータに対応して、前記第２の領域マッピングテーブルによって定まる領域との共通部分に配置された信号点とするデータ伝送方法である。
本発明に係わる典型的な第１のデータ受信方法は、円状に配置された２２ｎ個の信号点を用いて、２ｎビットのデータを伝送する２２ｎＱＡＭの変調方式を用い（ｎは正の整数）、
伝送する該２ｎビットのデータと該２２ｎ個の信号点の対応が上記本発明に係わる第２のデータ伝送方法によって定められ、受信信号点から該受信信号点に最も近い送信信号点に対応する２ｎビットのデータを算出するデータ受信方法であって、
該受信信号点を含む領域に対応して請求項２記載のｎ個の領域マッピングテーブルと同一のｎ個の領域マッピングテーブルを参照してｎ個の２ビットデータを得るデータ受信方法である。
本発明に係わる典型的な第２のデータ受信方法は、十字形に配置された２２ｎ＋１個の信号点を用いて、２ｎ＋１ビットのデータを伝送する２２ｎ＋１ＱＡＭの変調方式を用い（ｎは正の整数）、
伝送する該２ｎ＋１ビットのデータと該２２ｎ＋１個の信号点の対応が上記本発明に係わる第３のデータ伝送方法によって定められ、受信信号点から該受信信号点に最も近い送信信号点に対応する２ｎ＋１ビットのデータを算出するデータ受信方法であって、
該受信信号点を含む領域に対応して請求項１１記載のｎ個の２ビットの領域マッピングテーブルを参照してｎ個の２ビットデータを得るとともに、１ビットの領域マッピングテーブルを参照して１ビットを得るデータ受信方法である。
本発明に係わる典型的な第３のデータ受信方法は、十字形に配置された２２ｎ＋１個の信号点の一部を円状に再配置した２２ｎ＋１個の信号点を用いて、２ｎ＋１ビットのデータを伝送する２２ｎ＋１ＱＡＭの変調方式を用い（ｎは正の整数）、
伝送する該２ｎ＋１ビットのデータと該２２ｎ＋１個の信号点の対応が上記本発明に係わる第４のデータ伝送方法によって定められ、受信信号点から該受信信号点に最も近い送信信号点に対応する２ｎ＋１ビットのデータを算出するデータ受信方法であって、
該受信信号点を含む領域に対応して請求項１４記載のｎ個の２ビットの領域マッピングテーブルを参照してｎ個の２ビットデータを得るとともに、１ビットの領域マッピングテーブルを参照して１ビットを得るデータ受信方法である。
本発明に係わる典型的な第１の変調装置は、矩形に配置された２２ｎ個の信号点の一部を円状に再配置し（ｎは正の整数）、円状配置された２２ｎ個の信号点を用いて、２ｎビットのデータを伝送する２２ｎＱＡＭの変調方式の変調装置であって、
矩形配置に一致する信号点に、下位２ｔ ビットと上位２（ｎ−ｔ）を各々独立にグレイ符号を適用した２ｎビットのパターンを対応させる第１の対応部と（ｔはｎより小さい正の整数）、
円状に再配置された各信号点に、該矩形配置に一致する信号点に割当てられたパターンを除いた２ｎビットのパターンの中で、隣接する信号点間における下位２ｔビットの平均ハミング距離が最小、かつ下位２ｔビットが一致する信号点間のユークリッド距離が最大となるように２ｎビットのパターンを対応させる第２の対応部とを備えた変調装置である。
本発明に係わる典型的な第２の変調装置は、矩形に配置された２２ｎ個の信号点の一部を円状に再配置し（ｎは正の整数）、円状配置された２２ｎ個の信号点を用いて、２ｎビットのデータを伝送する２２ｎＱＡＭの変調方式の変調装置であって、
２２ｎ個の信号点を含む信号領域を複数個の領域に分割し、分割された各領域の内、該矩形配置に含まれる領域に対して、隣接する領域間のハミング距離が１だけ異なるグレイ符号を適用して２ビットを割当て、矩形配置に含まれない該分割された各領域に対して、隣接する領域間の平均ハミング距離が最小となるように２ビットを割り当てる領域マッピングテーブルをｎ種類備え、
前記２ｎビットのデータに対する信号点を、２ｎビットのデータをｎ個の２ビットデータに分割し、各々を分割された領域の形が互いに異なるｎ種類の前記領域マッピングテーブルを参照して得られるｎ個の信号領域の共通部分に配置された信号点とする設定部を備えた変調装置である。
本発明に係わる典型的な第３の変調装置は、十字形に配置された２２ｎ＋１個の信号点を用いて２ｎ＋１ビットのデータを伝送する２２ｎ＋１ＱＡＭの変調方式の変調装置であって（ｎは正の整数）、
２２ｎ＋１個の信号点を含む信号領域を複数個の領域に分割し、分割された各領域において、隣接する領域間が互いに異なるように２ビットを割り当てる第１の領域マッピングテーブルと、２２ｎ＋１個の信号点を含む信号領域を複数個の領域に分割し、分割された各領域に隣接する領域間が互いに異なるように１ビットを割り当てる第２の領域マッピングテーブルを備え、
前記２ｎ＋１ビットのデータに対する信号点を、２ｎ＋１ビットのデータをｎ個の２ビットデータと１個の１ビットデータに分割し、２ビットデータの各々を分割された領域の形が互いに異なるｎ個の前記第１の領域マッピングテーブルを参照して得られるｎ個の信号領域の共通部分と、１ビットデータに対応して、前記第２の領域マッピングテーブルによって定まる領域との共通部分に配置された信号点とする設定部を備えた変調装置である。
本発明に係わる典型的な第４の変調装置は、十字形に配置された２２ｎ＋１個の信号点の一部を円状に再配置した２２ｎ＋１個の信号点を用いて、２ｎ＋１ビットのデータを伝送する２２ｎ＋１ＱＡＭの変調方式を用いた変調装置であって（ｎは正の整数）、
２２ｎ＋１個の信号点を含む信号領域を複数個の領域に分割し、分割された各領域において、隣接する領域間が互いに異なるように２ビットを割り当てる第１の領域マッピングテーブルと、２２ｎ＋１個の信号点を含む信号領域を複数個の領域に分割し、分割された各領域に隣接する領域間が互いに異なるように１ビットを割り当てる第２の領域マッピングテーブルとを備え、
前記２ｎ＋１ビットのデータに対する信号点を、２ｎ＋１ビットのデータをｎ個の２ビットデータと１個の１ビットデータに分割し、２ビットデータの各々を分割された領域の形が互いに異なるｎ個の第１の領域マッピングテーブルを参照して得られるｎ個の信号領域の共通部分と、該１ビットデータに対応して、前記第２の領域マッピングテーブルによって定まる領域との共通部分に配置された信号点とする設定部とを備えた変調装置である。
本発明に係わる典型的な第１の復調装置は、円状に配置された２２ｎ個の信号点を用いて、２ｎビットのデータを伝送する２２ｎＱＡＭの変調方式を用いた復調装置であって（ｎは正の整数）、
伝送する該２ｎビットのデータと該２２ｎ個の信号点の対応が上記本発明に係わる第２のデータ伝送方法によって定められ、受信信号点から該受信信号点に最も近い送信信号点に対応する２ｎビットのデータを算出する算出部と、
該受信信号点を含む領域に対応して請求項２記載のｎ個の領域マッピングテーブルと同一のｎ個の領域マッピングテーブルを参照してｎ個の２ビットデータを得る取得部とを備えた復調装置である。
本発明に係わる典型的な第２の復調装置は、十字形に配置された２２ｎ＋１個の信号点を用いて、２ｎ＋１ビットのデータを伝送する２２ｎ＋１ＱＡＭの変調方式を用いた復調装置であって（ｎは正の整数）、
伝送する該２ｎ＋１ビットのデータと該２２ｎ＋１個の信号点の対応が上記本発明に係わる第３のデータ伝送方法によって定められ、受信信号点から該受信信号点に最も近い送信信号点に対応する２ｎ＋１ビットのデータを算出する算出部と、
該受信信号点を含む領域に対応して請求項１１記載のｎ個の２ビットの領域マッピングテーブルを参照してｎ個の２ビットデータを得るとともに、１ビットの領域マッピングテーブルを参照して１ビットを得る取得部とを備えた復調装置である。
本発明に係わる典型的な第３の復調装置は、十字形に配置された２２ｎ＋１個の信号点の一部を円状に再配置した２２ｎ＋１個の信号点を用いて、２ｎ＋１ビットのデータを伝送する２２ｎ＋１ＱＡＭの変調方式を用いた復調装置であって（ｎは正の整数）、
伝送する該２ｎ＋１ビットのデータと該２２ｎ＋１個の信号点の対応が上記本発明に係わる第４のデータ伝送方式によって定められ、受信信号点から該受信信号点に最も近い送信信号点に対応する２ｎ＋１ビットのデータを算出する算出部と、
該受信信号点を含む領域に対応して請求項１４記載のｎ個の２ビットの領域マッピングテーブルを参照してｎ個の２ビットデータを得るとともに、１ビットの領域マッピングテーブルを参照して１ビットを得る取得部とを備えた復調装置である。
本発明によれば、ビット誤り率特性に優れ、非線形歪に対する特性に優れた多値データ通信方式を提供することが可能となる。
１６ＱＡＭデータ通信に関する背景技術（全ビット符号化）を説明する図である。 １６ＱＡＭデータ通信に関する他の背景技術（上位２ビット無符号化）を説明する図である。 信号点空間の分割（３２分割）を説明する図である。 信号点空間の分割（２５６分割）を説明する図である。 信号点空間の分割（５１２分割）を説明する図である。 領域分割とビット割当て（上位２ビット）を説明する図である。 領域分割とビット割当て（第３ビット、第４，５ビット）を説明する図である。 領域分割とビット割当て（第３ビット、第４，５ビット）を説明する図である。 領域分割とビット割当て（第１，２ビット、第３，４ビット）を説明する図である。 領域分割とビット割当て（第５，６ビット、第７，８ビット）を説明する図である。 領域分割とビット割当て（第１，２ビット、第３，４ビット）を説明する図である。 領域分割とビット割当て（第５，６ビット）を説明する図である。 領域分割とビット割当て（第１，２ビット、第３ビット）を説明する図である。 領域分割とビット割当て（第４，５ビット、第６，７ビット）を説明する図である。 領域分割とビット割当て（第８，９ビット）を説明する図である。 領域分割とビット割当て（第３ビット、第４，５ビット）を説明する図である。 ３２ＱＡＭ方式におけるＩ，Ｑ軸と信号点の関係を示す図である。 ２２ｎ＋１ＱＡＭ方式（符号化）を説明する図である。 ２２ｎ＋１ＱＡＭ方式（復号）を説明する図である。 ２２ｎＱＡＭ方式（符号化；ｎ≧４）を説明する図である。 ２２ｎＱＡＭ方式（復号；ｎ≧４）を説明する図である。 ２２ｎ＋１ＱＡＭ方式（符号化；ｎ≧４）を説明する図である。 ２２ｎ＋１ＱＡＭ方式（復号；ｎ≧４）を説明する図である。 信号点空間の分割（１０２４分割）を説明する図である。 領域分割とビット割当て（第１，２ビット）を説明する図である。 領域分割とビット割当て（第３，４ビット）を説明する図である。 領域分割とビット割当て（第５，６ビット）を説明する図である。 領域分割とビット割当て（第７，８ビット）を説明する図である。 領域分割とビット割当て（第９，１０ビット）を説明する図である。 領域分割とビット割当て（第１，２ビット）を説明する図である。 領域分割とビット割当て（第３，４ビット）を説明する図である。 領域分割とビット割当て（第５，６ビット）を説明する図である。 矩形に配置された２２ｎ個の信号点の一部を円状に再配置し（ｎは正の整数）、円状配置された２２ｎ個の信号点を用いて、２ｎビットのデータを伝送する２２ｎＱＡＭの変調方式の変調装置の一構成例を示すブロック図である。 矩形に配置された２２ｎ個の信号点の一部を円状に再配置し（ｎは正の整数）、円状配置された２２ｎ個の信号点を用いて、２ｎビットのデータを伝送する２２ｎＱＡＭの変調方式の変調装置の他の構成例を示すブロック図である。 図１８（Ｂ）のアドレス生成装置３３の一構成例を示すブロック図である。 十字形に配置された２２ｎ＋１個の信号点の一部を円状に再配置した２２ｎ＋１個の信号点を用いて、２ｎ＋１ビットのデータを伝送する２２ｎ＋１ＱＡＭの変調方式を用いた変調装置の一構成例を示すブロック図である。 デマッピングを実行する装置（復調装置）の構成例を示すブロック図である。
次に、本発明の典型的な実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施形態］
[構成の説明］
図３、図４、図５は信号領域を各々３２分割（図３）、２５６分割（図４）、５１２分割（図５）したものである。分割された１つの領域（図３、図４、図５中の□）には、２ｇ個の信号点が配置されているとする（ｇは０以上の偶数、すなわち、ｇ＝０，２，４，・・・）。図３には例として、□内に１（＝２０）個（図中、領域２−１内に１個）、あるいは□内に４（＝２２）個（図中、領域２−２内に４個）の信号点が配置されている例を示している。１個の時は３２ＱＡＭ、４個の時は１２８ＱＡＭの十字形信号点配置を３２分割した例となっている。
まず初めに３２ＱＡＭ信号点配置のマッピング方法について説明する。３２ＱＡＭ方式においては伝送する５ビットのデータを２＋１＋２ビットに分割し、分割された各２ビット、及び１ビットを細分割された信号領域に対応つける。信号領域の細分割方法と、それに細分割された各領域に対応するビットの割り当てを指定する領域マッピングテーブルの構成方法は次のようである。
伝送する５ビットに対して、ビット誤り率を小さくするためには、隣接する信号点間の平均ハミング距離を小さくする必要がある。この場合、まず上位２ビット（第１及び第２ビット）に対する信号領域を図６に従って定める。図６は信号領域を４つの象限に区切り、第一象限を１１、第二象限を１０、第三象限を００、第四象限を０１とするものである。表２９、表６９は図６の表と同一である。図７の２種類の領域分割は各々第３ビット（左図）、及び第４、５ビット（右図）に対する信号領域を示している。図６、図７において、いずれも隣接する領域間のハミング距離は１となっている。図７によって、第３、及び第４、５ビットに対する領域を選択すると、最終的に、伝送する５ビットに対し、図３に示した３２個の領域の一つが選択されることになる。図６及び図７によって、５ビットデータを３２個の信号点に割当てた場合、隣接する信号点間の平均ハミング距離は、特許文献１と同様に最小となるため、ビット誤り率特性に最も優れたマッピングとなっている。
次に、下位３ビットに注目し、隣接する信号点間の下位３ビット部分に関する平均ハミング距離が小さく、下位３ビットが一致する信号点間のユークリッド距離が大きいマッピング方法について説明する。
図６，図７によるマッピング方法は、例えば、下位ビットが０００となる４つの信号点間のユークリッド距離は隣接する信号点間のユークリッド距離Δに一致するため最小となっており、要件を満たしていない。この場合、上位２ビットに対する信号点領域を図６によって定める。そして下位３ビットを図８を使用して定める。図７と同様に、各領域にマッピングされた１ビット、あるいは２ビットは、隣接する領域間でハミング距離が１となっている。図８によって、第３ビット（５−Ｃ−１）、及び第４、５ビット（５−Ｃ−２）に対する領域を選択すると、最終的に、伝送する５ビットに対して図３に示した３２個の領域の一つが選択されることになる。表３１及び表７１は図８の表５−Ｃ−１と同じであり、表３０及び表７０は図８の表５−Ｃ−２と同じである。図６、及び図８によって、５ビットデータを３２個の信号点に割当てた場合、下位３ビットに注目すると隣接する信号点間の平均ハミング距離は、前述の図６，図７による場合と比較して若干大きくなるものの、下位３ビットが一致する信号点間のユークリッド距離は２Δ以上となり（第３ビットが１の場合には（√１０）Δ以上）、大きく改善されている。
図３において、分割された各領域に４つの信号点が含まれる場合には、７ビットのデータ伝送を行う１２８ＱＡＭ方式となるが、この場合も上位５ビットのマッピング方法は上述した３２ＱＡＭの場合と全く同様であって、残りの下位２ビットにはグレイマッピングを適用すればよい。
図４に示した、円状に配置された２５６個の信号点に関するマッピング方法について説明する。尚、図４の□内に、信号点を４個配置する場合には、１０２４ＱＡＭとなる。
通常、２５６ＱＡＭ、あるいは１０２４ＱＡＭ方式においては、その信号点は矩形に配置される。信号点配置が矩形の場合は、[背景技術]において説明したように、グレイマッピング、あるいはダブルグレイマッピングによって最適なマッピングが行える（非特許文献３）。
しかしながら、円状配置を用いることでピークエネルギーを減少させることができるため、非線形歪に対する特性の改善が可能となる利点がある。図４の円状配置において、領域内のＡで示した信号点を領域外の図４中のＡに示した部分に移動し、同様に、領域内のＢ〜Ｈで示した信号点を領域外の図４のＢ〜Ｈで示した信号点に移動すると矩形配置が得られる。このように、円状配置は矩形配置中の一部の信号点を移動することによって得られる。
２５６ＱＡＭ方式で伝送する８ビットのデータを２＋２＋２＋２ビットに分割し、分割された各２ビットを細分割された信号領域に対応つける。信号領域の細分割方法と、それに細分割された各領域に対応するビットの割り当てを指定する領域マッピングテーブルの構成方法について説明する。
まず上位２ビット（第１，第２ビット）に対する信号領域を図９の６−Ａ−１に従って定める。図９の６−Ａ−１は信号領域を４つの象限に区切り、第一象限を１１、第二象限を１０、第三象限を００、第四象限を０１とするものである。図９の６−Ａ−２を使用して第３，４ビットに対応する領域を選択する。表２及び表４２は図９の表６−Ａ−１と同じであり、表３、表１１、表４３及び表５１は図９の表６−Ａ−２と同じである。同様に図１０の６−Ｂ−１及び６−Ｂ−２に示した領域分割に基づいて、第５，６、及び第７，８ビットに対応する領域をそれぞれ選択し、選択された４つの領域の共通部分として、図４の２５６個の領域の内の一つを選択する。表４、表８、表４４及び表４８は図１０の表６−Ｂ−１と同じであり、表５、表９、表１３、表４５、表４９及び表５３は図１０の表６−Ｂ−２と同じである。図９、及び図１０によって、上記のように８ビットデータを２５６個の信号点に割当てた場合、隣接する信号点間の平均ハミング距離は小さくなり、ビット誤り率特性に優れたマッピングとなっている。尚、矩形配置の場合と異なり、一般にグレイマッピングが適用できないため、平均ハミング距離は１よりも大きくなる。図４において、分割された各領域に４つの信号点が含まれる場合には、１０ビットのデータ伝送を行う１０２４ＱＡＭ方式となるが、この場合も上位８ビットのマッピング方法は上で説明した２５６ＱＡＭの場合と全く同様であって、残りの下位２ビットにはグレイマッピングを適用すればよい。
次に、下位６ビットに注目し、隣接する信号点間の下位６ビット部分に関する平均ハミング距離が小さく、下位６ビットが一致する信号点間のユークリッド距離が大きいマッピング方法について説明する。前記の図９，図１０によるマッピング方法は、例えば、下位６ビットが００００００となる４つの信号点間のユークリッド距離は隣接する信号点間のユークリッド距離Δに一致するため最小となっており、要件を満たしていない。この場合、上位２ビット（第１，第２ビット）に対する信号点領域を図１１の６−Ｃ−１によって定める。そして第３，４ビットを図１１の６−Ｃ−２を使用して定める。表６、表１０、表４６及び表５０は図１１の表６−Ｃ−１と同じであり、表７及び表４７は図１１の表６−Ｃ−２と同じである。また第５，６，７，８ビットについては同様に図１０によって定める。図９を用いる代わりに、図１１によって第１，２、及び第３，４ビットに対する領域を選択した場合にも図４に示した２５６個の領域の内の一つが選択される。図１０及び図１１によって、８ビットデータを２５６個の信号点に割当てた場合、下位６ビットに注目すると隣接する信号点間の平均ハミング距離は、前述の図６，図７による場合と比較して若干大きくなるものの、下位６ビットが一致する信号点間のユークリッド距離は（√５０）Δ以上となり、大きく改善されている。「√５０」はルート５０(the square root of fiftyを意味する。)、下位６ビットにのみ誤り訂正符号を適用することで、帯域拡大を抑え、尚且つ誤り率特性に優れた通信装置の提供が可能となる。
次に、下位４ビットに注目し、隣接する信号点間の下位４ビット部分に関する平均ハミング距離が小さく、下位４ビットが一致する信号点間のユークリッド距離が大きいマッピング方法について説明する。この場合は、伝送する８ビットに対し、第１，２ビットを図１１の６−Ｃ−１を使用して、領域選択し、第３，４ビットは図９の６−Ａ−２、第５，６ビットに図１２を使用し、第７，８ビットには図１０の６−Ｂ−２を使用することで各領域を選択し、選択された全ての領域の共通部分として、図４に示した２５６個の領域の内の一つを選択する。表１２及び表５２は図１２の表と同じである。下位４ビットが一致する信号点間のユークリッド距離は（√１０）Δ以上となる。前記のように図４において、分割された各領域に４つの信号点が含まれる場合には、１０ビットのデータ伝送を行う１０２４ＱＡＭ方式となるが、この場合も上位８ビットのマッピング方法は上で説明した２５６ＱＡＭの場合と全く同様であって、残りの下位２ビットにはグレイマッピングを適用すればよい。
図５に示した、円状に配置された５１２個の信号点に関するマッピング方法について説明する。尚、図５の□内に、信号点を４個配置する場合には、２０４８ＱＡＭとなる。通常、５１２ＱＡＭ、あるいは２０４８ＱＡＭ方式においては、その信号点は、図３の３２ＱＡＭ、１２８ＱＡＭの説明で示したように十字形配置も可能であるが、円状配置を用いることでピークエネルギーを減少させることができるため、非線形歪に対する特性の改善が可能となる利点がある。
図５の円状配置において、領域内のＡで示した信号点を領域外の図５中のＡに示した部分に移動し、同様に、領域内のＢ〜Ｈで示した信号点を領域外のＢ〜Ｈに移動すると十字形配置が得られる。このように、円状配置は十字形配置中の一部の信号点を移動することによって得られる。５１２ＱＡＭ方式で伝送する９ビットのデータを２＋１＋２＋２＋２ビットに分割し、分割された各２ビット、及び１ビットを細分割された信号領域に対応つける。信号領域の細分割方法と、それに細分割された各領域に対応するビットの割り当てを指定する領域マッピングテーブルの構成方法について説明する。
まず上位２ビット（第１，第２ビット）に対する信号領域を図１３の７−Ａ−１に従って定める。図１３の７−Ａ−１は信号領域を４つの象限に区切り、第一象限を１１、第二象限を１０、第三象限を００、第四象限を０１とするものである。第３ビットに対応する領域の選択は図１３の７−Ａ−２を使用して行う。表３２、表３７、表７２及び表７７は図１３の表７−Ａ−１と同じであり、表４１及び表８１は図１３の表７−Ａ−２と同じである。同様に、図１４の７−Ｂ−１及び７−Ｂ−２に示した領域分割に基づいて、第４，５、及び第６，７ビットに対応する領域をそれぞれ選択し、図１５に示した領域分割に基づいて、第８，９ビットに対応する領域を選択する。表３８及び表７８は図１４の表７−Ｂ−１と同じであり、表３４、表３９、表７４及び表７９は図１４の表７−Ｂ−２と同じである。表３５、表４０、表７５及び表８０は図１５の表と同じである。以上のように選択された５つの領域の共通部分として、図５の５１２個の領域の内の一つを選択する。図１３、図１４、及び図１５によって、上記のように９ビットデータを５１２個の信号点に割当てた場合、隣接する信号点間の平均ハミング距離は小さくなり、ビット誤り率特性に優れたマッピングとなっている。尚、矩形配置の場合と異なり、一般にグレイマッピングが適用できないため、平均ハミング距離は１よりも大きくなる。図５において、分割された各領域に４つの信号点が含まれる場合には、１１ビットのデータ伝送を行う２０４８ＱＡＭ方式となるが、この場合も上位９ビットのマッピング方法は上で説明した５１２ＱＡＭの場合と全く同様であって、残りの下位２ビットにはグレイマッピングを適用すればよい。
次に、下位７ビットに注目し、隣接する信号点間の下位７ビット部分に関する平均ハミング距離が小さく、下位７ビットが一致する信号点間のユークリッド距離が大きいマッピング方法について説明する。図１３、図１４、図１５のマッピング方法は、例えば、下位７ビットが０００００００となる４つの信号点間のユークリッド距離は隣接する信号点間のユークリッド距離Δに一致するため最小となっており、要件を満たしていない。この場合、上位２ビット（第１，第２ビット）に対する信号点領域を図１３の７−Ａ−１によって定め、第３ビット、及び第４，５ビットに対する信号点領域を図１６の７−Ｄ−１及び７−Ｄ―２を使用してそれぞれ定める。表３６及び表７６は図１６の表７−Ｄ−１と同じであり、表３３及び表７３は図１６の表７−Ｄ−２と同じである。また第６，７ビットについては同様に図１４の７−Ｂ−２によって定め、第８，９ビットは図１５によって定める。第３、及び第４，５ビットに対する領域の選択を図１６によって行った場合にも図５に示した５１２個の領域の内の一つが選択される。以上のように９ビットデータを５１２個の信号点に割当てた場合、下位７ビットに注目すると隣接する信号点間の平均ハミング距離は、図１３、図１４、図１５による場合と比較して若干大きくなるものの、下位７ビットが一致する信号点間のユークリッド距離は８Δ以上となり、大きく改善されている。下位７ビットにのみ誤り訂正符号を適用することで、帯域拡大を抑え、尚且つ誤り率特性に優れた通信装置の提供が可能となる。
［構成及び動作の説明］
図３，図４，図５のように領域分割され、各□内に信号点が配置された２ｍＱＡＭ方式において、各信号点は２次元平面に配置されているため、２つの数値によって、その配置を表すことができる。信号領域の左下を原点として、水平方向をＩ軸、垂直方向をＱ軸と呼ぶことにすると、各信号点は、Ｉ軸、Ｑ軸の座標値によって表すことができる。従って、各信号点へのビットマッピング装置は伝送するｍビットを入力とし、信号点のＩ軸、Ｑ軸の各座標値を出力する装置となる。
図１７に３２ＱＡＭ方式に関する信号点配置とＩ軸、及びＱ軸の座標値の一例を表す。図１８（Ａ）は図３に示した十字形信号点配置を用いて、２ｎ＋１ビットのデータを伝送する２２ｎ＋１ＱＡＭ方式のマッピング装置（変調装置）の一例を示すブロック図である。
説明を容易にするため、以下ではｎ＝２とし、３２ＱＡＭについて説明する（図１７）。前記のように、下位ビットはグレイ符号化であるため、ｎ＞２の場合も同様に構成可能である。ｎ＞２の場合、下位ビットの２（ｎ−２）ビットはグレイ符号化装置３２によるグレイ符号化を行う（図１８（Ａ）参照）。
領域マッピングテーブル３１において、伝送する５ビットのデータの上位２ビット（第１，第２ビット）から領域マッピングテーブル（１，２）によって対応する領域を参照し、同様に第３ビットから領域マッピングテーブル（３）によって、対応する領域を参照し、下位２ビットから領域マッピングテーブル（４，５）によって対応する領域を参照する。以上の合成によって、各領域の共通部分に存在する唯一の信号点に対するＩ軸、Ｑ軸の座標値が定まる。
領域マッピングテーブル（１，２）は図６によって入力２ビットに対応する領域を判定する。図６より、入力ビットが各々そのまま、Ｉ軸の第１ビット、Ｑ軸の第１ビットとなっており、これが出力となる。領域マッピングテーブル（３）に図７の５−Ｂ−１に示したテーブルを使用する場合、入力の第３ビットが１の場合にはＩ軸の第２ビットが確定し、０の場合にはＱ軸の第２ビットがそれぞれ確定する。尚、第３ビットに対する領域マッピングに図８の５−Ｃ−１を用いる場合には入力の第３ビットが０の時、Ｉ軸、Ｑ軸共に、第２ビットが確定するが、１の場合にはＩ軸、Ｑ軸共に第２ビットは確定しない。最後に第４，５ビットに対応する領域を、領域マッピングテーブル（４，５）（図７の５−Ｂ−２）を参照することで定める。以上によって、Ｉ軸、Ｑ軸の残りのビットが確定され、伝送５ビットに対し、Ｉ軸、Ｑ軸の座標値（各３ビット）が確定し、信号点へのマッピングが行える。
図１８（Ｂ）は図１８（Ａ）の領域マッピング装置（変調装置）の構成を示す図である。記憶装置３４は、出力データを保持するＲＯＭ、あるいはＲＡＭ等の記憶装置であり、アドレス生成装置３３は入力ビットからそれに対応する出力データが保持されている記憶装置のアドレスを生成する。例えば、領域マッピングテーブルとして、図６（第１及び第２ビット）及び図７（第３ビット、第４及び第５ビット）を使用した場合、領域マッピングテーブルから以下のテーブル（表１）を生成することができ、これをＲＯＭ、あるいはＲＡＭ等の記憶装置に記憶しておく。
図３５は、図１８（Ｂ）のアドレス生成装置３３の一構成例を示すブロック図である。アドレス生成装置３３は、３２個の信号点を含む信号領域を複数個の領域に分割し、分割された各領域において、隣接する領域間が互いに異なるように２ビットを割り当てる第１の領域マッピングテーブル１１２、１１４と、３２個の信号点を含む信号領域を複数個の領域に分割し、分割された各領域に隣接する領域間が互いに異なるように１ビットを割り当てる第２の領域マッピングテーブル１１３を備え、５ビットのデータに対する信号点を、５ビットのデータを２個の２ビットデータと１個の１ビットデータに分割し、２ビットデータの各々を分割された領域の形が互いに異なる２個の第１の領域マッピングテーブル１１２，１１４を参照して得られる２個の信号領域の共通部分と、１ビットデータに対応して、第２の領域マッピングテーブル１１３によって定まる領域との共通部分に配置された信号点とする設定部１１１を備えている。領域マッピングテーブル１１２、１１３、１１４が図１８（Ａ）に示された領域マッピングテーブル（１，２）、領域マッピングテーブル（３）、領域マッピングテーブル（４，５）にそれぞれ対応している。設定部１１１は、テーブル（表１）の情報を記憶しておく、ＲＯＭ、あるいはＲＡＭ等の記憶装置を備えている。設定部１１１が、入力ビットからそれに対応する出力データが保持されている記憶装置のアドレスを生成する。
Figure 0005660396
 上記テーブル（表１）において、アドレス値は入力ビットに一致するため、アドレス生成装置は入力ビットをアドレスとして、記憶装置内に保持されたデータＩ（３ビット）とデータＱ（3ビット）を指定し、出力する。
次に、３２ＱＡＭの場合において、受信側で通信路出力である受信信号点から、送信した５ビットを算出する復号装置について説明する。前記の信号点マッピング方式では、伝送する５ビットに対し、対応する信号点のＩ軸、Ｑ軸座標値を、領域分割によって導いたが、受信側ではこの逆を辿り、Ｉ軸、Ｑ軸の座標値から、送信した５ビットを算出する。
図１９（Ａ）は、このようなデマッピングを実行する装置（復調装置）の一例を示すブロック図である。
図１９（Ａ）の装置は領域判定復号装置（１，２）４１、領域判定復号装置（３）４２、領域判定復号装置（４，５）４３からなる。いずれも、通信路出力の受信信号点に対応するＩ軸、Ｑ軸の座標値を入力し、受信信号点を含む領域に割当てられたビット列を出力する。領域判定復号装置（１，２）４３は、図６を用いて、受信信号点が第一象限に存在するならば１１を出力し、以下、第二象限ならば１０、第三象限ならば００、第四象限ならば１１を出力する。同様に、領域判定復号装置（３）４２は図７の５−Ｂ−１を用いて、受信信号点が存在する領域に割当てられた１ビットを出力する。尚、前記のように送信側で図８を用いてマッピングしている場合は、領域判定復号装置（３）４２は図８の５−Ｃ−１を用いて、受信信号点が存在する領域に割当てられた１ビットを出力する。領域判定復号装置（４，５）４３は図７の５−Ｂ−２を用いて（送信側で図８の５−Ｃ−２を用いた場合は、図８の５−Ｃ−２を用いて）、受信信号点が存在する領域に割当てられた１ビットを出力する。以上のように、各領域判定復号装置によって出力されたビット列は、受信信号点にユークリッド距離が最も近い送信信号点に対応するビット列となる。グレイ復号装置４４はグレイ復号を行い、２（ｎ−２）ビットを出力する。
図１９（Ａ）中にある領域判定復号装置(1,2), (3), (4,5)は合わせて、図１８（Ａ）中に示した領域マッピングの逆を実行するため、上述したテーブルの入出力を入れ替えて使用することで実現できる。またそれ以外にもテーブル参照と等価な組み合せ回路を使用して実現することもでき、図６〜図８のマッピングを用いた例では、組み合わせ回路を使用した方が実装規模は小さくなる。例えば、図１９（Ａ）中の領域判定復号装置(1,2)４１, 領域判定復号装置(3)４２, 領域判定復号装置(4,5)４３は図１９（Ｂ）に示す以下の論理式と等価になる。ここで、「＋」は排他的論理和（図中においては「＋」を○で囲った記号として表記している）、「・」は論理積になる。
図１９（Ａ）のデマッピングを実行する装置（復調装置）の構成例について、図３７を用いて説明する。この復調装置は、十字形に配置された２２ｎ＋１個の信号点を用いて、２ｎ＋１ビットのデータを伝送する２２ｎ＋１ＱＡＭの変調方式を用いた復調装置（ｎは正の整数）の一例であって、ｎ＝２の場合に相当する。十字形に配置された３２個の信号点を用いて、５ビットのデータを伝送する３２ＱＡＭの変調方式を用いた復調装置である。
図３７に示すように、伝送する５ビットのデータと３２個の信号点の対応が図１８（Ｂ）及び図３５の変調装置で定められたデータ伝送方式によって定められ、受信信号点から受信信号点に最も近い送信信号点に対応する５ビットのデータを算出する算出部１３１と、受信信号点を含む領域に対応して図１８（Ｂ）及び図３５の変調装置の２個の２ビットの領域マッピングテーブル１１２、１１４と同一の領域マッピングテーブルを参照して２個の２ビットデータを得るとともに、１ビットの領域マッピングテーブル１１３と同一の領域マッピングテーブルを参照して１ビットを得る取得部１３２とを備えている。取得部１３２は領域マッピングテーブル１１２、１１３、１１４と同一の領域マッピングテーブルを備えている。
後述する図２０，図２２、図２１，図２３についても図１８（Ａ），（Ｂ）、図１９（Ａ），（Ｂ）の構成と同様に構成することができる。
図２０は図４に示した円状信号点配置を用いて、２ｎビットのデータを伝送する２２ｎＱＡＭ方式のマッピング装置の一例を示すブロック図である（ｎは４以上の整数）。説明を容易にするため、以下ではｎ＝４とし、２５６ＱＡＭについて説明する。前記のように、下位ビットはグレイ符号化であるため、ｎ＞４の場合も同様に構成可能である。ｎ＞４の場合、下位ビットの２（ｎ−４）ビットはグレイ符号化装置５２によるグレイ符号化を行う（図２０参照）。
図４の円状配置を用いた２５６ＱＡＭで、Ｉ軸、Ｑ軸の座標値を各々５ビットで表現する場合、信号点へのビットマッピング装置に関する基本的な動作は図１８を用いて説明した動作と同一である。
領域マッピングテーブル５１において、領域マッピングについては第一のマッピングとして、伝送する８ビット中の第１，２，３，４ビットの領域マッピングを図９で行い、第５，６，７，８ビットの領域マッピングを図１０で行う場合がある。また、第二のマッピングとして、第１，２，３，４ビットの領域マッピングを図１１で行い、第５，６，７，８ビットの領域マッピングを図１０で行う場合がある。また、第三のマッピングとして、第１，２ビットの領域マッピングを図１１の６−Ｃ−１で行い、第３，４ビットの領域マッピングを図９の６−Ａ−２で行い、第５，６ビットの領域マッピングを図１２で行い、第７，８ビットの領域マッピングを図１０の６−Ｂ−２で行う場合がある。第一のマッピングの場合は隣接する信号点間の平均ハミング距離が小さく、第二のマッピングの場合は下位６ビット部分に関する平均ハミング距離が小さく、尚且つ下位６ビットが一致する信号点間のユークリッド距離が大きく、第三のマッピングの場合は下位４ビット部分に関する平均ハミング距離が小さく、尚且つ下位４ビットが一致する信号点間のユークリッド距離が大きい信号点マッピングになっている。誤り訂正符号を適用する場合、第一のマッピングの場合には全ビットに誤り訂正符号を適用し、第二のマッピングの場合には下位６ビット部分に誤り訂正符号を適用し、第三のマッピングの場合には下位４ビット部分に誤り訂正符号を適用する。
図２１は、受信信号点から伝送ビットを算出するデマッピングを実行する装置の一例を示すブロック図である。図２１の装置は領域判定復号装置（１，２）６１、領域判定復号装置（３，４）６２、領域判定復号装置（５，６）６３、領域判定復号装置（７，８）６４からなる。いずれも、通信路出力の受信信号点に対応するＩ軸、Ｑ軸の座標値を入力し、受信信号点を含む領域に割当てられたビット列を出力する。基本的な動作は図１８を用いて説明した動作と同一であり、各領域判定復号については、送信側で使用した領域マッピングテーブルと同一のものを使用する。グレイ復号装置６５はグレイ復号を行い、２（ｎ−４）ビットを出力する。
最後に、図５に示した円状信号点配置を用いて、２ｎ＋１ビットのデータを伝送する２２ｎ＋１ＱＡＭ方式について説明する。図２２は、そのマッピング装置の一例を示すブロック図である（ｎは４以上の整数）。説明を容易にするため、以下ではｎ＝４とし、５１２ＱＡＭについて説明する。前記のように、下位ビットはグレイ符号化であるため、ｎ＞４の場合も同様に構成可能である。ｎ＞４の場合、下位ビットの２（ｎ−４）ビットはグレイ符号化装置７２によるグレイ符号化を行う（図２２参照）。
図５の円状配置を用いた５１２ＱＡＭで、Ｉ軸、Ｑ軸の座標値を各々５ビットで表現する場合、信号点へのビットマッピング装置に関する基本的な動作は図１８、及び図１９を用いて説明した動作と同一である。
領域マッピングテーブル７１において、領域マッピングについては、第一のマッピングとして、伝送する９ビット中の第１，２，３ビットの領域マッピングを図１３で行い、第４，５，６，７ビットの領域マッピングを図１４で行い、第８，９ビットの領域マッピングを図１５で行う場合がある。第二のマッピングとして、第１，２ビットの領域マッピングを図１３の７−Ａ−１で行い、第３，４，５ビットの領域マッピングを図１６で行い、第６，７ビットの領域マッピングを図１４の７−Ｂ−１で行い、第８，９ビットの領域マッピングを図１５で行う場合がある。第一のマッピングの場合は隣接する信号点間の平均ハミング距離が小さく、第二のマッピングの場合は下位７ビット部分に関する平均ハミング距離が小さく、尚且つ下位７ビットが一致する信号点間のユークリッド距離が大きい信号点マッピングになっている。誤り訂正符号を適用する場合、第一のマッピングの場合には全ビットに誤り訂正符号を適用し、第二のマッピングの場合には下位７ビット部分に誤り訂正符号を適用する。
図２３は、受信信号点から伝送ビットを算出するデマッピングを実行する装置の一例を示すブロック図である。図２３の装置は領域判定復号装置（１，２）８１、領域判定復号装置（３）８２、領域判定復号装置（４，５）８３、領域判定復号装置（６，７）８４、及び領域判定復号装置（８，９）８５からなる。いずれも、通信路出力の受信信号点に対応するＩ軸、Ｑ軸の座標値を入力し、受信信号点を含む領域に割当てられたビット列を出力する。基本的な動作は図１８、及び図２１を用いて説明した動作と同一であり、各領域判定復号については、送信側で使用した領域マッピングテーブルと同一のものを使用する。グレイ復号装置８６はグレイ復号を行い、２（ｎ−４）ビットを出力する。
図３３に、矩形に配置された２２ｎ個の信号点の一部を円状に再配置し（ｎは正の整数）、円状配置された２２ｎ個の信号点を用いて、２ｎビットのデータを伝送する２２ｎＱＡＭの変調方式の変調装置の一構成例を示す。第１対応部９１で、矩形配置に一致する信号点に、下位２ｔ ビットと上位２（ｎ−ｔ）を各々独立にグレイ符号を適用した２ｎビットのパターンを対応させてマッピングを行う（ｔはｎより小さい正の整数）。そして、第２対応部９２で、円状に再配置された各信号点に、該矩形配置に一致する信号点に割当てられたパターンを除いた２ｎビットのパターンの中で、隣接する信号点間における下位２ｔビットの平均ハミング距離が最小、かつ下位２ｔビットが一致する信号点間のユークリッド距離が最大となるように２ｎビットのパターンを対応させる。既に図４を用いて説明したように、円状配置は矩形配置中の一部の信号点を移動することによって得られる。円状に配置される信号点に関するマッピング方法（ｎ＝４）については、図９−図１２を用いて説明した既に説明したマッピング方法を用いることができる。なお、第２対応部９２の処理を第１対応部９１の処理に先だって行うこともできる。第１対応部９１と第２対応部９２はそれぞれのマッピングを行うための領域マッピングテーブルを備えている。
図３４に、矩形に配置された２２ｎ個の信号点の一部を円状に再配置し（ｎは正の整数）、円状配置された２２ｎ個の信号点を用いて、２ｎビットのデータを伝送する２２ｎＱＡＭの変調方式の変調装置の他の構成例を示す。ここでは２５６ＱＡＭ（ｎ＝４）の変調方式の変調装置の例について説明する。この変調装置は、２５６個の信号点を含む信号領域を複数個の領域に分割し、分割された各領域の内、矩形配置に含まれる領域に対して、隣接する領域間のハミング距離が１だけ異なるグレイ符号を適用して２ビットを割当て、矩形配置に含まれない分割された各領域に対して、隣接する領域間の平均ハミング距離が最小となるように２ビットを割り当てる、４種類の領域マッピングテーブル１０２〜１０５を４種類備え、８ビットのデータに対する信号点を、８ビットのデータを４個の２ビットデータに分割し、各々を分割された領域の形が互いに異なる４種類の領域マッピングテーブル１０２〜１０５を参照して得られる４個の信号領域の共通部分に配置された信号点とする設定部１０１を備えている。領域マッピングテーブル１０２〜１０５が図２０に示された領域マッピングテーブル（１，２）、領域マッピングテーブル（３，４）、領域マッピングテーブル（５，６）、領域マッピングテーブル（７，８）にそれぞれ対応している。既に図４を用いて説明したように、円状配置は矩形配置中の一部の信号点を移動することによって得られる。円状に配置される信号点に関するマッピング方法（ｎ＝４）については、図９−図１２を用いて説明した既に説明したマッピング方法を用いることができる。
図３６に、十字形に配置された２２ｎ＋１個の信号点の一部を円状に再配置した２２ｎ＋１個の信号点を用いて、２ｎ＋１ビットのデータを伝送する２２ｎ＋１ＱＡＭの変調方式を用いた変調装置の一構成例を示す。ここでは５１２ＱＡＭ（ｎ＝４）の変調方式の変調装置の例について説明する。この変調装置は、図２２の変調装置に対応しており、５１２個の信号点を含む信号領域を複数個の領域に分割し、分割された各領域において、隣接する領域間が互いに異なるように２ビットを割り当てる第１の領域マッピングテーブル１２２，１２４，１２５，１２６と、５１２個の信号点を含む信号領域を複数個の領域に分割し、分割された各領域に隣接する領域間が互いに異なるように１ビットを割り当てる第２の領域マッピングテーブル１２３とを備え、９ビットのデータに対する信号点を、９ビットのデータを４個の２ビットデータと１個の１ビットデータに分割し、２ビットデータの各々を分割された領域の形が互いに異なる４個の第１の領域マッピングテーブル１２２，１２４，１２５，１２６を参照して得られる４個の信号領域の共通部分と、該１ビットデータに対応して、第２の領域マッピングテーブル１２３によって定まる領域との共通部分に配置された信号点とする設定部とを備えている。領域マッピングテーブル１２２〜１２６が図２２に示された領域マッピングテーブル（１，２）、領域マッピングテーブル（３）、領域マッピングテーブル（４，５）、領域マッピングテーブル（６，７）、領域マッピングテーブル（８，９）にそれぞれ対応している。既に図５を用いて説明したように、円状配置は十字形配置中の一部の信号点を移動することによって得られる。円状に配置される信号点に関するマッピング方法（ｎ＝４）については、図１３−図１６を用いて説明した既に説明したマッピング方法を用いることができる。
円状に配置された２２ｎ個の信号点を用いて、２ｎビットのデータを伝送する２２ｎＱＡＭの変調方式を用いた復調装置についても、図３７の構成と同様な構成で構成できる（ｎは正の整数）。ここでは２５６ＱＡＭ（ｎ＝４）の変調方式の復調装置の例について説明する。
図３７に示すように、この復調装置は、伝送する８ビットのデータと２５６個の信号点との対応が図３４を用いて説明した変調装置のマッピング方法によって定められ、受信信号点から該受信信号点に最も近い送信信号点に対応する８ビットのデータを算出する算出部と、受信信号点を含む領域に対応して図３４を用いて説明した変調装置の４個の領域マッピングテーブル１０２〜１０５と同一の４個の領域マッピングテーブルを参照して４個の２ビットデータを得る取得部１３２とを備えている。４個の領域マッピングテーブルは取得部１３２に含まれている。
十字形に配置された２２ｎ＋１個の信号点の一部を円状に再配置した２２ｎ＋１個の信号点を用いて、２ｎ＋１ビットのデータを伝送する２２ｎ＋１ＱＡＭの変調方式を用いた復調装置についても、図３７の構成と同様な構成で構成できる（ｎは正の整数）。したがって、図３７を用いて復調装置の構成について説明する。ここでは５１２ＱＡＭ（ｎ＝４）の変調方式の変調装置の例について説明する。
伝送する該９ビットのデータと５１２個の信号点との対応が図３６を用いて説明した変調装置のデータ伝送方式によって定められ、受信信号点から受信信号点に最も近い送信信号点に対応する９ビットのデータを算出する算出部１３１と、受信信号点を含む領域に対応して図３６を用いて説明した変調装置の４個の２ビットの領域マッピングテーブル１２２、１２４、１２５、１２６と同一の領域マッピングテーブルを参照して４個の２ビットデータを得るとともに、１ビットの領域マッピングテーブル１２３と同一の領域マッピングテーブルを参照して１ビットを得る取得部１３２とを備える。５個の領域マッピングテーブルは取得部１３２に含まれている。
[第２の実施形態]
図４において、信号点空間を２５６分割した例を示し、更に、分割された各領域内に４つの信号点を配置した１０２４個の信号点の円状配置例を説明した。この１０２４個の信号点の幾つかの配置を変更することでさらに平均信号電力の低い信号点配置を得ることが可能であるが、そのような配置においても、第１の実施形態において説明した方法と同様の方法でマッピングが可能であることを示す。
図２４は、信号領域を１０２４分割した一例を示している。図２４の円状配置において、領域内のＡで示した信号点を領域外の図２４中のＡで示した部分に移動し、同様に、領域内のＢ〜Ｑで示した信号点を領域外の図２４のＢ〜Ｑで示した部分に移動すると、図４に示した２５６分割の例において、□内に４点配置した１０２４ＱＡＭの信号点配置に一致する。図２４の信号点配置は図４の分割から得られる１０２４個の信号点配置の内の１６個を平均信号電力が小さくなるよう移動したものと見ることができる。このように、平均電力を最小化するため一部の信号点を再配置した信号点配置についても以下に具体例を示すように同様なマッピングが可能である。
図２４の１０２４ＱＡＭでデータ伝送する場合、第１の実施形態において説明した方法と同様に、伝送する１０ビットのデータ（１０２４＝２１０）を２＋２＋２＋２＋２ビットに分割し、分割された各２ビットを細分割された信号領域に対応つける。まず上位２ビット（第１，第２ビット）に対する信号領域を図２５〜図３２に従って定める。図２５の１６−Ａ−１は信号領域を４つの象限に区切り、第一象限を１１、第二象限を１０、第三象限を００、第四象限を０１とするものである。表１４及び表５４は図２５の表１６−Ａ−１と同じである。また図２６の１６−Ａ−２を使用して第３，４ビットに対応する領域を選択する。表１５、表２５、表５５及び表６５は図２６の表１６−Ａ−２と同じである。同様に図２７、図２８に示した領域分割に基づいて、第５，６、及び第７，８ビットに対応する領域を選択し、図２９に示した領域分割に基づいて、第９，１０ビットに対応する領域を選択する。表１６、表２１、表５６及び表６１は図２７の表１６−Ｂ−１と同じである。表１７、表２２、表２７、表５７、表６２及び表６７は図２８の表１６−Ｂ−２と同じである。表１８、表２３、表２８、表５８、表６３及び表６８は図２９の表と同じである。このように選択された５つの領域の共通部分として、図２４の１０２４個の領域の内の一つを選択する。図２５，２６、図２７，２８、及び図２９によって、上記のように１０ビットデータを１０２４個の信号点に割当てた場合、隣接する信号点間の平均ハミング距離は小さくなり、ビット誤り率特性に優れたマッピングとなっている。尚、矩形配置の場合と異なり、一般にグレイマッピングが適用できないため、平均ハミング距離は１よりも大きくなる。
次に、下位８ビットに注目し、隣接する信号点間の下位８ビット部分に関する平均ハミング距離が小さく、下位８ビットが一致する信号点間のユークリッド距離が大きいマッピング方法について説明する。前記の図２５，２６、図２７，２８、図２９によるマッピング方法は、例えば、下位８ビットが００００００００となる４つの信号点間のユークリッド距離は隣接する信号点間のユークリッド距離Δに一致するため最小となっており、要件を満たしていない。この場合、上位２ビット（第１，第２ビット）に対する信号点領域を図３０の１６−Ｄ−１によって定める。表１９、表２４、表５９及び表６４は図３０の表１６−Ｄ−１と同じである。そして第３，４ビットを図３１の１６−Ｄ−２を使用して定める。また第５，６，７，８，９，１０ビットについては同様に図２７、図２８、図２９によって定める。図２５，図２６を用いる代わりに、図３０，図３１によって第１，２、及び第３，４ビットに対する領域を選択した場合にも図２４に示した１０２４個の領域の内の一つが選択される。表２０及び表６０は図３１の表１６−Ｄ−２と同じである。図３０，図３１、及び図２７，図２８、図２９によって、１０ビットデータを１０２４個の信号点に割当てた場合、下位８ビットに注目すると隣接する信号点間の平均ハミング距離は、前述の場合と比較して若干大きくなるものの、下位８ビットが一致する信号点間のユークリッド距離は（√１７８）Δ以上となり、大きく改善されている。下位８ビットにのみ誤り訂正符号を適用することで、帯域拡大を抑え、尚且つ誤り率特性に優れた通信装置の提供が可能となる。
次に、下位６ビットに注目し、隣接する信号点間の下位６ビット部分に関する平均ハミング距離が小さく、下位６ビットが一致する信号点間のユークリッド距離が大きいマッピング方法について説明する。この場合は、伝送する１０ビットに対し、第１，２ビットを図３０の１６−Ｄ−１を使用して、領域選択し、第３，４ビットは図２６の１６−Ａ−２、第５，６ビットに次の図３２を使用し、第７，８，９，１０ビットには図２８の１６−Ｂ−２、図２９を使用することで各領域を選択し、選択された全ての領域の共通部分として、図２４に示した１０２４個の領域の内の一つを選択する。下位６ビットが一致する信号点間のユークリッド距離は（√２６）Δ以上となる。表２６及び表６６は図３２の表と同じである。
以上で説明した本実施形態のデータ伝送方法、及びデータ受信方法において使用する領域マッピングテーブル図６、図７の５−Ｂ−２、図８の５−Ｃ−２、図９、図１０、図１１、図１２、図１３の７−Ａ−１、図１４、図１５、図１６の７−Ｄ−２、図２５，図２６、図２７，図２８、図２９、図３０，図３１における四つの２ビットパターン００、０１、１０、１１を隣接する領域間でハミング距離が不変な変換によって変換して得られたテーブルを領域マッピングテーブルとして使用し、また図７の５−Ｂ−１、図８の５−Ｃ−１、図１３の７−Ａ−２、図１６の７−Ｄ−１の領域マッピングテーブルにおける二つの１ビットパターン０、１を置換して得られたテーブルを領域マッピングテーブルとして使用することによっても、明らかに同様の効果を有するデータ伝送、及びデータ受信が可能である。
具体的な数値例を用いて本発明の効果を説明する。８ビットのデータを２５６個の信号点に割当ててデータの伝送を行う２５６ＱＡＭデータ伝送方式において、図４に示した円状に配置された２５６個の信号点を用い、第１，２ビットを図１１の６−Ｃ−１、第３，４ビットを図９の６−Ａ−２、第５，６ビットを図１２、第７，８ビットを図１０の６−Ｂ−２に示したマッピング方法によって、マッピングを行い、下位４ビット（第５，６，７，８ビット）部分を誤り訂正符号化した場合、矩形信号点配置とダブルグレイマッピングを使用し、同じ誤り訂正符号を適用した従来方法と比較して、同様の符号化利得を得ることができ、尚且つピーク電力を約３０％、平均電力を約４．３％削減することが可能となる。
また、１０２４ＱＡＭ方式において、図２４に示した円状に配置された２５６個の信号点を用い、第１，２ビットを図３０の１６−Ｄ−１、第３，４ビットを図３１の１６−Ｄ−２、第５，６ビットを図２７の１６−Ｂ−１、第７，８ビットを図２８の１６−Ｂ−２、第９，１０ビットを図２９に示したマッピング方法によって、マッピングを行い、下位８ビット（第３，４，５，６，７，８，９，１０ビット）部分を誤り訂正符号化した場合、矩形信号点配置とダブルグレイマッピングを使用し、同じ誤り訂正符号を適用した従来方法と比較して、同様の符号化利得を得ることができ、尚且つピーク電力を約３２％、平均電力を４．４％削減することが可能となる。
本実施形態によれば、ビット誤り率特性に優れ、非線形歪に対する特性に優れた多値データ通信方式を提供することが可能となる。
その理由は、本実施形態によって、十字形あるいは、円状に配置された信号点を用いてｍビットのデータを伝送する２ｍＱＡＭデータ通信において、ｍビット中の予め指定した下位ｓビットが一致する信号点間のユークリッド距離が大きく、かつ隣接する信号点間の下位ｓビット部分の平均ハミング距離が小さい信号点マッピング装置を構成でき、下位ｓビットにＲＳ符号やＬＤＰＣ符号等の誤り訂正符号を適用することが可能であることによる。
また、矩形に配置された信号点を用いる場合と比較して、ピークエネルギーを減少させることができるため、非線形歪に対する特性の改善が可能となることによる。
以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明は、本願の請求の範囲によって規定される、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の種々の形で実施することができる。そのため、前述した各実施形態は単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるべきではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書や要約書の記載には拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更はすべて本発明の範囲内のものである。
本願は、２００９年１２月１日に出願された特願２００９−２７３４６１号を基礎とする優先権を主張するものである。そして、特願２００９−２７３４６１号に開示された全ての内容は本願の内容に含まれる。
本発明は、デジタルマイクロ波通信等、通信システムにおいて、ビット誤り率特性、及び非線形歪特性等のシステム構成上の要件を満たすための変調方式、復調方式として適用することができる。
２−１、２−２ 信号点の配置
５−Ｂ−１、５−Ｂ−２ 領域分割
５−Ｃ−１、５−Ｃ−２ 領域分割
６−Ａ−１、６−Ａ−２ 領域分割
６−Ｂ−１、６−Ｂ−２ 領域分割
６−Ｃ−１、６−Ｃ−２ 領域分割
７−Ａ−１、７−Ａ−２ 領域分割
７−Ｂ−１、７−Ｂ−２ 領域分割
７−Ｄ−１、７−Ｄ−２ 領域分割
１６−Ａ−１、１６−Ａ−２ 領域分割
１６−Ｂ−１、１６−Ｂ−２ 領域分割
１６−Ｄ−１、１６−Ｄ−２ 領域分割

Claims (9)

  1. 矩形に配置された２２ｎ個の信号点の一部を円状に再配置し（ｎは正の整数）、円状配置された２２ｎ個の信号点を用いて、２ｎビットのデータを伝送する２２ｎＱＡＭの変調方式のデータ伝送方法であって、
    前記円状配置された２ ２ｎ 個の信号点のうち前記再配置前の矩形配置に一致する信号点に、下位２ｔビットと上位２（ｎ−ｔ）ビットを各々独立にグレイ符号を適用した２ｎビットのパターンを対応させる第１手順と（ｔはｎより小さい正の整数）、
    前記円状配置された２ ２ｎ 個の信号点のうち円状に再配置された各信号点に、該矩形配置に一致する信号点に割当てられたパターンを除いた２ｎビットのパターンの中で、隣接する信号点間における下位２ｔビットの平均ハミング距離が最小、かつ下位２ｔビットが一致する信号点間のユークリッド距離が最大となるように２ｎビットのパターンを対応させる第２手順とを備え、
    伝送する２ｎビットに対して、前記第１の手順及び前記第２手順によって定まる信号点を送信するデータ伝送方法。
  2. 矩形に配置された２２ｎ個の信号点の一部を円状に再配置し（ｎは正の整数）、円状配置された２２ｎ個の信号点を用いて、２ｎビットのデータを伝送する２２ｎＱＡＭの変調方式のデータ伝送方法であって、
    ２２ｎ個の信号点を含む信号領域を複数個の領域に分割し、分割された各領域の内、該矩形配置に含まれる領域に対して、隣接する領域間のハミング距離が１だけ異なるグレイ符号を適用して２ビットを割当て、矩形配置に含まれない該分割された各領域に対して、隣接する領域間の平均ハミング距離が最小となるように２ビットを割り当てる領域マッピングテーブルをｎ種類設け、
    前記２ｎビットのデータに対する信号点を、２ｎビットのデータをｎ個の２ビットデータに分割し、各々を分割された領域の形が互いに異なるｎ種類の前記領域マッピングテーブルを参照して得られるｎ個の信号領域の共通部分に配置された信号点とするデータ伝送方法。
  3. 十字形に配置された２２ｎ＋１個の信号点を用いて２ｎ＋１ビットのデータを伝送する２２ｎ＋１ＱＡＭの変調方式のデータ伝送方法であって（ｎは正の整数）、
    ２２ｎ＋１個の信号点を含む信号領域を複数個の領域に分割し、分割された各領域において、隣接する領域間が互いに異なるように２ビットを割り当てる第１の領域マッピングテーブルと、２２ｎ＋１個の信号点を含む信号領域を複数個の領域に分割し、分割された各領域に隣接する領域間が互いに異なるように１ビットを割り当てる第２の領域マッピングテーブルを設け、
    前記２ｎ＋１ビットのデータに対する信号点を、２ｎ＋１ビットのデータをｎ個の２ビットデータと１個の１ビットデータに分割し、２ビットデータの各々を分割された領域の形が互いに異なるｎ個の前記第１の領域マッピングテーブルを参照して得られるｎ個の信号領域の共通部分と、１ビットデータに対応して、前記第２の領域マッピングテーブルによって定まる領域との共通部分に配置された信号点とするデータ伝送方法。
  4. 十字形に配置された２２ｎ＋１個の信号点の一部を円状に再配置した２２ｎ＋１個の信号点を用いて、２ｎ＋１ビットのデータを伝送する２２ｎ＋１ＱＡＭの変調方式を用いたデータ伝送方法であって（ｎは正の整数）、
    ２２ｎ＋１個の信号点を含む信号領域を複数個の領域に分割し、分割された各領域において、隣接する領域間が互いに異なるように２ビットを割り当てる第１の領域マッピングテーブルと、２２ｎ＋１個の信号点を含む信号領域を複数個の領域に分割し、分割された各領域に隣接する領域間が互いに異なるように１ビットを割り当てる第２の領域マッピングテーブルとを設け、
    前記２ｎ＋１ビットのデータに対する信号点を、２ｎ＋１ビットのデータをｎ個の２ビットデータと１個の１ビットデータに分割し、２ビットデータの各々を分割された領域の形が互いに異なるｎ個の第１の領域マッピングテーブルを参照して得られるｎ個の信号領域の共通部分と、該１ビットデータに対応して、前記第２の領域マッピングテーブルによって定まる領域との共通部分に配置された信号点とするデータ伝送方法。
  5. 円状に配置された２２ｎ個の信号点を用いて、２ｎビットのデータを伝送する２２ｎＱＡＭの変調方式を用い（ｎは正の整数）、
    伝送する該２ｎビットのデータと該２２ｎ個の信号点の対応が請求項２記載の方法で定められたデータ伝送方法によって定められ、受信信号点から該受信信号点に最も近い送信信号点に対応する２ｎビットのデータを算出するデータ受信方法であって、
    該受信信号点を含む領域に対応して請求項２記載のｎ個の領域マッピングテーブルと同一のｎ個の領域マッピングテーブルを参照してｎ個の２ビットデータを得るデータ受信方法。
  6. 十字形に配置された２２ｎ＋１個の信号点を用いて、２ｎ＋１ビットのデータを伝送する２２ｎ＋１ＱＡＭの変調方式を用い（ｎは正の整数）、
    伝送する該２ｎ＋１ビットのデータと該２２ｎ＋１個の信号点の対応が請求項３記載の方法で定められたデータ伝送方式によって定められ、受信信号点から該受信信号点に最も近い送信信号点に対応する２ｎ＋１ビットのデータを算出するデータ受信方法であって、
    該受信信号点を含む領域に対応して請求項３記載のｎ個の２ビットの領域マッピングテーブルを参照してｎ個の２ビットデータを得るとともに、１ビットの領域マッピングテーブルを参照して１ビットを得るデータ受信方法。
  7. 十字形に配置された２２ｎ＋１個の信号点の一部を円状に再配置した２２ｎ＋１個の信号点を用いて、２ｎ＋１ビットのデータを伝送する２２ｎ＋１ＱＡＭの変調方式を用い（ｎは正の整数）、
    伝送する該２ｎ＋１ビットのデータと該２２ｎ＋１個の信号点の対応が請求項４記載の方法で定められたデータ伝送方式によって定められ、受信信号点から該受信信号点に最も近い送信信号点に対応する２ｎ＋１ビットのデータを算出するデータ受信方法であって、
    該受信信号点を含む領域に対応して請求項４記載のｎ個の２ビットの領域マッピングテーブルを参照してｎ個の２ビットデータを得るとともに、１ビットの領域マッピングテーブルを参照して１ビットを得るデータ受信方法。
  8. 矩形に配置された２２ｎ個の信号点の一部を円状に再配置し（ｎは正の整数）、円状配置された２２ｎ個の信号点を用いて、２ｎビットのデータを伝送する２２ｎＱＡＭの変調方式の変調装置であって、
    前記円状配置された２ ２ｎ 個の信号点のうち前記再配置前の矩形配置に一致する信号点に、下位２ｔ ビットと上位２（ｎ−ｔ）ビットを各々独立にグレイ符号を適用した２ｎビットのパターンを対応させる第１の対応部と（ｔはｎより小さい正の整数）、
    前記円状配置された２ ２ｎ 個の信号点のうち円状に再配置された各信号点に、該矩形配置に一致する信号点に割当てられたパターンを除いた２ｎビットのパターンの中で、隣接する信号点間における下位２ｔビットの平均ハミング距離が最小、かつ下位２ｔビットが一致する信号点間のユークリッド距離が最大となるように２ｎビットのパターンを対応させる第２の対応部とを備えた変調装置。
  9. 十字形に配置された２２ｎ＋１個の信号点を用いて２ｎ＋１ビットのデータを伝送する２２ｎ＋１ＱＡＭの変調方式の変調装置であって（ｎは正の整数）、
    ２２ｎ＋１個の信号点を含む信号領域を複数個の領域に分割し、分割された各領域において、隣接する領域間が互いに異なるように２ビットを割り当てる第１の領域マッピングテーブルと、２２ｎ＋１個の信号点を含む信号領域を複数個の領域に分割し、分割された各領域に隣接する領域間が互いに異なるように１ビットを割り当てる第２の領域マッピングテーブルを備え、
    前記２ｎ＋１ビットのデータに対する信号点を、２ｎ＋１ビットのデータをｎ個の２ビットデータと１個の１ビットデータに分割し、２ビットデータの各々を分割された領域の形が互いに異なるｎ個の前記第１の領域マッピングテーブルを参照して得られるｎ個の信号領域の共通部分と、１ビットデータに対応して、前記第２の領域マッピングテーブルによって定まる領域との共通部分に配置された信号点とする設定部を備えた変調装置。
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