WO2011068119A1 - 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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WO2011068119A1
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data
bits
signal points
signal
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PCT/JP2010/071480
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典史 神谷
英作 佐々木
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日本電気株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/32—Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
    • H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
    • H04L27/3405—Modifications of the signal space to increase the efficiency of transmission, e.g. reduction of the bit error rate, bandwidth, or average power
    • H04L27/3411—Modifications of the signal space to increase the efficiency of transmission, e.g. reduction of the bit error rate, bandwidth, or average power reducing the peak to average power ratio or the mean power of the constellation; Arrangements for increasing the shape gain of a signal set
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M13/00—Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
    • H03M13/25—Error detection or forward error correction by signal space coding, i.e. adding redundancy in the signal constellation, e.g. Trellis Coded Modulation [TCM]

Definitions

  • the present invention relates to a data transmission method, a data reception method, a data modulation device, and a data demodulation device using a modulation / demodulation method to which an error correction code is applied, and in particular, m is an integer of 5 or more and a multi-value number is 2 m .
  • the present invention relates to a data transmission method, a data reception method, a data modulation device, and a data demodulation device, which are preferably used in a multilevel quadrature amplitude modulation (QAM) method.
  • QAM multilevel quadrature amplitude modulation
  • 2 m QAM modulation / demodulation systems such as 64 QAM, 128 QAM, and 256 QAM have been used (m is a positive integer).
  • modem scheme of 2 m QAM communicates through a bit mapping for allocating the data of m bits consisting of 2 m pieces in total to 2 m pieces of signal points.
  • an error correction code that improves error tolerance by adding redundant data is applied.
  • the error rate is greatly improved by applying an error correction code, but the effect is known to vary depending on the combination with the signal point mapping (for example, Non-Patent Documents 1 and 2).
  • the effect is enhanced by changing the distribution of redundant bits of the error correction code in consideration of the relationship between the distance between each signal point and the Hamming distance between m-bit data mapped to each signal point. Can do. As a result, it is possible to suppress the expansion of the bandwidth due to the addition of redundant bits without degrading the error rate in the communication channel with bandwidth limitation.
  • the distance between signal points is called the Euclidean distance in order to distinguish it from the Hamming distance between bit strings.
  • FIG. 1 and FIG. 2 show an example of background technology for performing data communication by applying an error correction code such as a Reed-Solomon code (RS code) or a low density parity check code (LDPC code) to a 16QAM modulation system.
  • an error correction code such as a Reed-Solomon code (RS code) or a low density parity check code (LDPC code)
  • RS code Reed-Solomon code
  • LDPC code low density parity check code
  • FIG. 1 applies a 4-bit mapping to 16 signal points and a gray mapping in which the Hamming distance between each bit sequence assigned to each adjacent signal point is 1.
  • the transmission side divides the data encoded by the error correction code by the encoding device 11 every 4 bits, obtains corresponding signal points through the gray mapping device 12, and sends a transmission signal.
  • a signal point having the closest Euclidean distance to the received signal is selected from the received signal, and an error correction is performed by the decoding device 14 on the bit string obtained through the demapping device 13 for deriving 4 bits corresponding to the selected signal point.
  • a code decoding process is performed.
  • FIG. 2 shows a data communication system in which an error correction code is applied only to the lower 2 bits by changing the 4-bit mapping method for 16 signal points of 16QAM.
  • the hamming distance between adjacent signal points is not necessarily 1
  • the hamming distance between adjacent signal points is 1 when focusing only on the lower 2 bits, and the lower 2 bits match.
  • the Euclidean distance between signal points is set to be the largest.
  • the encoding device 21 assigns the bit string to which the error correction code is applied to the lower 2 bits
  • the double gray mapping device 22 determines the corresponding signal point as shown in FIG. 2, and sends the transmission signal.
  • the first demapping device 23 selects the signal point having the closest Euclidean distance from the received signal
  • the decoding device 24 selects the lower 2 bits in the 4 bits corresponding to the selected signal point.
  • An error correction code is decoded.
  • the second demapping device 25 selects the one with the shortest Euclidean distance from the received signal point among the four signal points whose 2 bits obtained by error correction processing and the lower 2 bits match. The remaining upper 2 bits are determined.
  • Non-Patent Document 3 The bit mapping method shown in FIG. 2 as an example is called double gray mapping (Non-Patent Document 3).
  • gray mapping is independently applied to upper bits to which error correction coding is not applied and lower bits to which error correction coding is applied.
  • n is a positive integer
  • signal points It can be applied when the arrangement is rectangular, but cannot be applied to a 2 2n + 1 QAM modulation / demodulation scheme when the exponent is an odd number, or when the signal point arrangement is not a rectangle even when the exponent is an even number (Non-patent Document 4).
  • set partitioning (Set ⁇ ⁇ Partitioning) is known, and a TCM method (Non-Patent Document 2) that encodes a lower bit part with a trellis code is known.
  • TCM method Non-Patent Document 2
  • this mapping method is not suitable for application of an error correction code (for example, RS code or LDPC code) other than the trellis code corresponding to the applied Set-Partitioning.
  • bit mapping method by set partitioning is bit mapping that maximizes the distance between signal points with respect to signal points having the same low-order s bits. It is not small and does not meet the requirements.
  • An exemplary object of the present invention has been made in view of the above technical problems, and in the case where the signal points are arranged in a cross shape, and in order to reduce the average power and the peak power, a rectangular shape or a cross shape.
  • the average value of the Hamming distance for the lower bit part between adjacent signal points is small, and the signal point for which the lower bit part matches is a signal
  • the circular arrangement of signal points can provide a communication system with excellent characteristics with respect to nonlinear distortion since the peak energy can be reduced as compared with the rectangular arrangement.
  • a part of 22n signal points arranged in a rectangle is rearranged in a circle (n is a positive integer), and 2 arranged in a circle.
  • a 2 2n QAM modulation data transmission method for transmitting 2n-bit data using 2n signal points A first procedure for associating a 2n-bit pattern in which the lower 2t bits and the upper 2 (nt) are independently applied with a Gray code to signal points matching the rectangular arrangement (t is a positive integer smaller than n) , The average hamming distance of the lower 2t bits between adjacent signal points in the 2n-bit pattern excluding the pattern assigned to the signal points matching the rectangular arrangement is given to each signal point rearranged in a circle.
  • a part of the 22n signal points arranged in a rectangle is rearranged in a circle (n is a positive integer), and 2 arranged in a circle.
  • a signal area including 2n signal points is divided into a plurality of areas, and among the divided areas, a hamming distance between adjacent areas is different by 1 with respect to an area included in the rectangular arrangement.
  • N types of area mapping tables in which 2 bits are assigned by applying a code, and 2 bits are assigned to each divided area not included in the rectangular arrangement so that the average hamming distance between adjacent areas is minimized.
  • the signal points for the 2n-bit data are obtained by dividing 2n-bit data into n 2-bit data and referring to n types of the area mapping tables in which the shapes of the divided areas are different from each other. This is a data transmission method in which signal points are arranged in a common part of signal areas.
  • a typical third data transmission method is a 2 2n + 1 QAM modulation method data transmission method for transmitting 2n + 1 bits of data using 2 2n + 1 signal points arranged in a cross shape.
  • N is a positive integer
  • a first area mapping table that divides a signal area including 2 2n + 1 signal points into a plurality of areas, and assigns 2 bits so that adjacent areas are different from each other;
  • 2 2n + 1 A second region mapping table that divides the signal region including the signal points into a plurality of regions and assigns 1 bit so that the regions adjacent to the divided regions are different from each other,
  • the signal points for the 2n + 1 bit data are divided into 2n + 1 bit data into n 2 bit data and 1 1 bit data, and each of the 2 bit data is divided into n different shapes.
  • Signals arranged in a common part of n signal areas obtained by referring to the first area mapping table and a part determined by the second area mapping table corresponding to 1-bit data This is a data transmission method.
  • Typical fourth data transmission method uses a 2 2n + 1 signal points obtained by relocating some of the disposed cross 2 2n + 1 signal points in a circular shape, 2n + 1 bit
  • a data transmission method using a 2 2n + 1 QAM modulation method for transmitting data (n is a positive integer), A first area mapping table that divides a signal area including 2 2n + 1 signal points into a plurality of areas, and assigns 2 bits so that adjacent areas are different from each other; 2 2n + 1 A second region mapping table that divides the signal region including the signal points into a plurality of regions and assigns 1 bit so that the regions adjacent to the divided regions are different from each other;
  • the signal points for the 2n + 1 bit data are divided into 2n + 1 bit data into n 2 bit data and 1 1 bit data, and each of the 2 bit data is divided into n different shapes.
  • a signal arranged in the common part of the n signal areas obtained by referring to the first area mapping table and the area determined by the second area mapping table corresponding to
  • a typical first data receiving method uses a 2 2n QAM modulation scheme that transmits 2n-bit data using 2 2n signal points arranged in a circle (n is a positive value).
  • Integer Corresponding of said 2n-bit data and the 2 2n pieces of signal points to be transmitted is defined by the second data transmission method according to the present invention, corresponds from the received signal point to the closest transmission signal point to the received signal point.
  • a data receiving method for calculating 2n-bit data A data receiving method for obtaining n pieces of 2-bit data by referring to n area mapping tables identical to the n area mapping tables according to claim 2 corresponding to an area including the reception signal point.
  • a typical second data receiving method uses a 2 2n + 1 QAM modulation system that transmits 2n + 1 bits of data using 2 2n + 1 signal points arranged in a cross shape (n is a positive value). Integer), The correspondence between the 2n + 1 bit data to be transmitted and the 2 2n + 1 signal points is determined by the third data transmission method according to the present invention, and corresponds to the transmission signal point closest to the reception signal point from the reception signal point.
  • n 2-bit area mapping tables according to claim 11 are referred to obtain n 2-bit data, and 1-bit area mapping table is referred to as 1
  • a data receiving method for obtaining bits In response to the area including the received signal point, n 2-bit area mapping tables according to claim 11 are referred to obtain n 2-bit data, and 1-bit area mapping table is referred to as 1 A data receiving method for obtaining bits.
  • Exemplary third method of data reception according to the present invention uses a 2 2n + 1 signal points obtained by relocating some of the disposed cross 2 2n + 1 signal points in a circular shape, 2n + 1 bit Using 2 2n + 1 QAM modulation scheme for transmitting data (n is a positive integer), The correspondence between the 2n + 1 bit data to be transmitted and the 2 2n + 1 signal points is determined by the fourth data transmission method according to the present invention, and corresponds to the transmission signal point closest to the reception signal point from the reception signal point.
  • a data receiving method for calculating 2n + 1 bit data The n 2-bit area mapping table according to claim 14 is obtained corresponding to the area including the received signal point to obtain n 2-bit data, and the 1-bit area mapping table is referred to as 1 A data receiving method for obtaining bits.
  • a typical first modulation apparatus rearranges a part of 2 2n signal points arranged in a rectangle in a circle (n is a positive integer), and 2 2n arranged in a circle.
  • a modulation device of 2 2n QAM modulation scheme that transmits 2n-bit data using a plurality of signal points, A first corresponding portion that associates a 2n-bit pattern in which the lower 2t bits and the upper 2 (nt) are independently applied with a Gray code to signal points that coincide with the rectangular arrangement (t is a positive value smaller than n) integer), The average hamming distance of the lower 2t bits between adjacent signal points in the 2n-bit pattern excluding the pattern assigned to the signal points matching the rectangular arrangement is given to each signal point rearranged in a circle.
  • the modulation apparatus includes a second corresponding unit that associates a 2n-bit pattern so that the minimum and the Euclidean distance between signal points having the same lower 2t bits coincide with each other.
  • a typical second modulation apparatus rearranges a part of 2 2n signal points arranged in a rectangle in a circle (n is a positive integer), and 2 2n arranged in a circle.
  • a modulation device of 2 2n QAM modulation scheme that transmits 2n-bit data using a plurality of signal points, 22
  • a signal area including 2n signal points is divided into a plurality of areas, and among the divided areas, a hamming distance between adjacent areas is different by 1 with respect to an area included in the rectangular arrangement.
  • N types of area mapping tables in which 2 bits are assigned by applying a code, and 2 bits are assigned to each divided area not included in the rectangular arrangement so that the average hamming distance between adjacent areas is minimized.
  • the signal points for the 2n-bit data are obtained by dividing 2n-bit data into n 2-bit data and referring to n types of the area mapping tables in which the shapes of the divided areas are different from each other. It is a modulation device provided with a setting unit as a signal point arranged in a common part of the signal regions.
  • a typical third modulation apparatus is a modulation apparatus of a 2 2n + 1 QAM modulation system that transmits 2n + 1 bit data using 2 2n + 1 signal points arranged in a cross shape (n Is a positive integer), A first area mapping table that divides a signal area including 2 2n + 1 signal points into a plurality of areas, and assigns 2 bits so that adjacent areas are different from each other; 2 2n + 1 A second region mapping table that divides a signal region including the signal points into a plurality of regions and assigns 1 bit so that regions adjacent to the divided regions are different from each other; The signal points for the 2n + 1 bit data are divided into 2n + 1 bit data into n 2 bit data and 1 1 bit data, and each of the 2 bit data is divided into n different shapes. Signals arranged in a common part of n signal areas obtained by referring to the first area mapping table and a part determined by the second area mapping table corresponding to 1-bit data It is a modulation device provided with a setting unit as
  • Typical fourth modulating apparatus uses a 2 2n + 1 signal points obtained by relocating some of the disposed cross 2 2n + 1 signal points in a circular shape, 2n + 1 bit data Is a modulation device using 2 2n + 1 QAM modulation scheme (where n is a positive integer), A first area mapping table that divides a signal area including 2 2n + 1 signal points into a plurality of areas, and assigns 2 bits so that adjacent areas are different from each other; 2 2n + 1 A second region mapping table that divides a signal region including the signal points into a plurality of regions and assigns 1 bit so that regions adjacent to each divided region are different from each other, The signal points for the 2n + 1 bit data are divided into 2n + 1 bit data into n 2 bit data and 1 1 bit data, and each of the 2 bit data is divided into n different shapes.
  • a signal arranged in the common part of the n signal areas obtained by referring to the first area mapping table and the area determined by the second area mapping table corresponding to the 1-
  • a typical first demodulator according to the present invention is a demodulator using a 2 2n QAM modulation system that transmits 2n-bit data using 2 2n signal points arranged in a circle.
  • N is a positive integer
  • Corresponding of said 2n-bit data and the 2 2n pieces of signal points to be transmitted is defined by the second data transmission method according to the present invention, corresponds from the received signal point to the closest transmission signal point to the received signal point
  • a demodulator comprising an acquisition unit for obtaining n pieces of 2-bit data with reference to the same n number of area mapping tables as the n number of area mapping tables according to claim 2, corresponding to the area including the received signal point Device.
  • a typical second demodulator according to the present invention is a demodulator using a 2 2n + 1 QAM modulation system that transmits 2n + 1 bits of data using 2 2n + 1 signal points arranged in a cross shape.
  • N is a positive integer
  • the correspondence between the 2n + 1 bit data to be transmitted and the 2 2n + 1 signal points is determined by the third data transmission method according to the present invention, and corresponds to the transmission signal point closest to the reception signal point from the reception signal point.
  • n 2-bit area mapping tables according to claim 11 are referred to obtain n 2-bit data, and 1-bit area mapping table is referred to as 1
  • the demodulator includes an acquisition unit that obtains bits.
  • Typical third demodulating apparatus uses a 2 2n + 1 signal points obtained by relocating some of the disposed cross 2 2n + 1 signal points in a circular shape, 2n + 1-bit data Is a demodulator using a 2 2n + 1 QAM modulation scheme (where n is a positive integer),
  • the correspondence between the 2n + 1 bit data to be transmitted and the 2 2n + 1 signal points is determined by the fourth data transmission method according to the present invention, and corresponds to the transmission signal point closest to the reception signal point from the reception signal point.
  • the n 2-bit area mapping table according to claim 14 is obtained corresponding to the area including the received signal point to obtain n 2-bit data, and the 1-bit area mapping table is referred to as 1
  • the demodulator includes an acquisition unit that obtains bits.
  • a part of the 2 2n signal points arranged in a rectangle is rearranged into a circle (n is a positive integer), and 2n bits of data are transmitted using the 2 2n signal points arranged in a circle
  • FIG. 1 A part of the 2 2n signal points arranged in a rectangle is rearranged into a circle (n is a positive integer), and 2n bits of data are transmitted using the 2 2n signal points arranged in a circle
  • 19 is a block diagram illustrating a configuration example of an address generation device 33 in FIG. Modulator using 2 2n + 1 QAM modulation method for transmitting 2n + 1 bit data using 2 2n + 1 signal points obtained by rearranging a part of 2 2n + 1 signal points arranged in a cross shape It is a block diagram which shows one structural example. It is a block diagram which shows the structural example of the apparatus (demodulation apparatus) which performs demapping.
  • a signal region for the upper 2 bits is determined according to FIG.
  • the signal area is divided into four quadrants, the first quadrant is 11, the second quadrant is 10, the third quadrant is 00, and the fourth quadrant is 01.
  • Tables 29 and 69 are the same as those in FIG.
  • the two types of area divisions in FIG. 7 indicate signal areas for the third bit (left figure) and the fourth and fifth bits (right figure), respectively.
  • 6 and 7 the Hamming distance between adjacent regions is 1.
  • the areas for the third, fourth, and fifth bits are selected according to FIG. 7, one of the 32 areas shown in FIG. 3 is finally selected for the 5 bits to be transmitted.
  • the average hamming distance between adjacent signal points is the same as in Patent Document 1, and thus the bit error rate characteristic is most excellent. Mapping.
  • the Euclidean distance between four signal points with lower bits of 000 is equal to the Euclidean distance ⁇ between adjacent signal points, which is the minimum and satisfies the requirement. Absent.
  • the signal point area for the upper 2 bits is defined by FIG.
  • the lower 3 bits are determined using FIG.
  • 1 bit or 2 bits mapped to each region has a Hamming distance of 1 between adjacent regions.
  • the region for the third bit (5-C-1) and the fourth, fifth bit (5-C-2) is selected according to FIG. 8, finally, the five bits to be transmitted are shown in FIG. One of the 32 areas is selected.
  • Table 31 and Table 71 are the same as Table 5-C-1 in FIG.
  • Table 30 and Table 70 are the same as Table 5-C-2 in FIG. 6 and 8, when 5-bit data is assigned to 32 signal points, when attention is paid to the lower 3 bits, the average Hamming distance between adjacent signal points is compared with the case according to FIGS. 6 and 7 described above. Although it becomes slightly larger, the Euclidean distance between signal points whose lower 3 bits coincide is 2 ⁇ or more (when the third bit is 1, it is ( ⁇ 10) ⁇ or more), which is greatly improved.
  • the 128-QAM system that performs 7-bit data transmission is used.
  • the upper 5-bit mapping method is the same as in the case of the above-described 32 QAM. It is exactly the same, and the gray mapping may be applied to the remaining lower 2 bits.
  • a mapping method for 256 signal points arranged in a circle as shown in FIG. 4 will be described.
  • 1024QAM is obtained.
  • the signal points are arranged in a rectangle.
  • optimum mapping can be performed by gray mapping or double gray mapping as described in [Background Art] (Non-Patent Document 3).
  • the peak energy can be reduced by using the circular arrangement, there is an advantage that the characteristics against nonlinear distortion can be improved.
  • the signal point indicated by A in the area is moved to the portion indicated by A in FIG. 4 outside the area, and similarly, the signal points indicated by B to H in the area are changed to the area.
  • a rectangular arrangement is obtained by moving to the signal points indicated by B to H in FIG. In this way, the circular arrangement is obtained by moving some signal points in the rectangular arrangement.
  • the 8-bit data transmitted by the 256QAM method is divided into 2 + 2 + 2 + 2 bits, and each divided 2 bit is associated with the subdivided signal area.
  • a signal area subdivision method and a method of configuring an area mapping table for designating bit allocation corresponding to each subdivision area will be described.
  • the signal area for the upper 2 bits is determined according to 6-A-1 in FIG.
  • 6-A-1 divides the signal area into four quadrants, with the first quadrant being 11, the second quadrant being 10, the third quadrant being 00, and the fourth quadrant being 01.
  • An area corresponding to the third and fourth bits is selected using 6-A-2 in FIG.
  • Table 2 and Table 42 are the same as Table 6-A-1 in FIG. 9, and Table 3, Table 11, Table 43, and Table 51 are the same as Table 6-A-2 in FIG.
  • areas corresponding to the fifth, sixth, and seventh and eighth bits are selected, respectively, and the selected four One of the 256 areas in FIG.
  • Table 4 is selected as the common part of the areas.
  • Table 4, Table 8, Table 44 and Table 48 are the same as Table 6-B-1 in FIG. 10, and Table 5, Table 9, Table 13, Table 45, Table 49 and Table 53 are the same as Table 6-B-1 in FIG. Same as B-2.
  • Table 4 when 8-bit data is assigned to 256 signal points as described above, the average Hamming distance between adjacent signal points is small, and mapping is excellent in bit error rate characteristics. Yes. Unlike the case of the rectangular arrangement, since the gray mapping is generally not applicable, the average Hamming distance is greater than 1.
  • the 1024QAM system that performs 10-bit data transmission is used.
  • the upper 8-bit mapping method is the 256QAM described above. This is exactly the same as the case, and the gray mapping may be applied to the remaining lower 2 bits.
  • the mapping method according to FIG. 9 and FIG. 10 for example, the Euclidean distance between four signal points whose lower 6 bits are 000000 is equal to the Euclidean distance ⁇ between adjacent signal points, and is minimum. Does not meet.
  • the signal point area for the upper 2 bits (first and second bits) is defined by 6-C-1 in FIG.
  • the third and fourth bits are determined using 6-C-2 in FIG. Tables 6, 10, 46 and 50 are the same as Table 6-C-1 in FIG. 11, and Tables 7 and 47 are the same as Table 6-C-2 in FIG.
  • the fifth, sixth, seventh and eighth bits are determined by FIG. Instead of using FIG. 9, one of the 256 areas shown in FIG. 4 is selected even when the areas for the first, second, and third and fourth bits are selected according to FIG. 11. 10 and 11, when 8-bit data is assigned to 256 signal points, when attention is paid to the lower 6 bits, the average hamming distance between adjacent signal points is compared with the case of FIG. 6 and FIG. However, the Euclidean distance between signal points whose lower 6 bits match is ( ⁇ 50) ⁇ or more, which is greatly improved. “ ⁇ 50” means root 50 (means the square square root of fifty), and the application of an error correction code to only the lower 6 bits provides a communication device that suppresses bandwidth expansion and has excellent error rate characteristics. Is possible.
  • the Euclidean distance between signal points whose lower 4 bits match is equal to or greater than ( ⁇ 10) ⁇ .
  • the 1024QAM system that performs 10-bit data transmission is used. This is exactly the same as the case of 256QAM described, and gray mapping may be applied to the remaining lower 2 bits.
  • a mapping method for 512 signal points arranged in a circle as shown in FIG. 5 will be described.
  • 2048QAM is obtained.
  • the signal points can be arranged in a cross shape as shown in the explanation of 32QAM and 128QAM in FIG. 3, but the peak energy can be reduced by using a circular arrangement. Therefore, there is an advantage that characteristics against nonlinear distortion can be improved.
  • the signal point indicated by A in the area is moved to the portion indicated by A in FIG. 5 outside the area, and similarly, the signal points indicated by B to H in the area are changed to the area. Moving to the outside B to H gives a cross-shaped arrangement. Thus, the circular arrangement is obtained by moving some signal points in the cross arrangement.
  • the 9-bit data transmitted by the 512QAM system is divided into 2 + 1 + 2 + 2 + 2 bits, and each of the divided 2 bits and 1 bit is associated with the subdivided signal area. A signal area subdivision method and a method of configuring an area mapping table for designating bit allocation corresponding to each subdivision area will be described.
  • the signal area for the upper 2 bits is determined according to 7-A-1 in FIG.
  • 7-A-1 divides the signal area into four quadrants, the first quadrant is 11, the second quadrant is 10, the third quadrant is 00, and the fourth quadrant is 01.
  • the area corresponding to the third bit is selected using 7-A-2 in FIG. Table 32, Table 37, Table 72 and Table 77 are the same as Table 7-A-1 in FIG. 13, and Table 41 and Table 81 are the same as Table 7-A-2 in FIG.
  • areas corresponding to the fourth, fifth, and sixth and seventh bits are selected based on the area division shown in 7-B-1 and 7-B-2 in FIG. 14, respectively, and are shown in FIG.
  • Table 38 and Table 78 are the same as Table 7-B-1 in FIG. 14, and Table 34, Table 39, Table 74 and Table 79 are the same as Table 7-B-2 in FIG. Table 35, Table 40, Table 75, and Table 80 are the same as the table of FIG.
  • One of the 512 areas shown in FIG. 5 is selected as a common part of the five areas selected as described above. 13, 14, and 15, when 9-bit data is assigned to 512 signal points as described above, the average hamming distance between adjacent signal points is reduced, and mapping with excellent bit error rate characteristics is performed. It has become. Unlike the case of the rectangular arrangement, since the gray mapping is generally not applicable, the average Hamming distance is greater than 1. In FIG.
  • the 2048QAM system that performs 11-bit data transmission is used.
  • the upper 9-bit mapping method is the 512QAM described above. This is exactly the same as the case, and the gray mapping may be applied to the remaining lower 2 bits.
  • the Euclidean distance between four signal points whose lower 7 bits are 0000000 is the minimum because it matches the Euclidean distance ⁇ between adjacent signal points. The requirement is not met.
  • the signal point area for the upper 2 bits (first and second bits) is defined by 7-A-1 in FIG. 13, and the signal point area for the third bit and the fourth and fifth bits is 7-A in FIG. Determined using D-1 and 7-D-2, respectively.
  • Tables 36 and 76 are the same as Table 7-D-1 in FIG. 16, and Tables 33 and 73 are the same as Table 7-D-2 in FIG. Similarly, the sixth and seventh bits are determined by 7-B-2 in FIG. 14, and the eighth and ninth bits are determined by FIG.
  • the area selection for the third, fourth, and fifth bits is performed according to FIG. 16, one of the 512 areas shown in FIG. 5 is selected.
  • 9-bit data is assigned to 512 signal points
  • the average hamming distance between adjacent signal points is slightly larger than the cases according to FIGS. 13, 14, and 15. Although it becomes large, the Euclidean distance between the signal points whose lower 7 bits coincide is 8 ⁇ or more, which is greatly improved.
  • each signal point is arranged in a two-dimensional plane.
  • the arrangement can be represented. Assuming that the lower left of the signal area is the origin, the horizontal direction is called the I axis and the vertical direction is called the Q axis, each signal point can be represented by the coordinate values of the I axis and the Q axis. Therefore, the bit mapping device to each signal point is a device that receives m bits to be transmitted and outputs the coordinate values of the I and Q axes of the signal point.
  • FIG. 17 shows an example of the signal point arrangement and the coordinate values of the I axis and the Q axis regarding the 32QAM system.
  • FIG. 18A is a block diagram showing an example of a 2 2n + 1 QAM mapping device (modulation device) that transmits 2n + 1-bit data using the cross-shaped signal point arrangement shown in FIG.
  • the corresponding area is referred to by the area mapping table (1, 2) from the upper 2 bits (first and second bits) of the 5-bit data to be transmitted, and similarly from the third bit to the area mapping table.
  • the corresponding area is referred to by (3), and the corresponding area is referred to by the area mapping table (4, 5) from the lower 2 bits.
  • the region mapping table (1, 2) determines the region corresponding to the input 2 bits according to FIG.
  • the input bits are the first bit on the I axis and the first bit on the Q axis as they are, which are the outputs.
  • the table indicated by 5-B-1 in FIG. 7 is used for the area mapping table (3), when the third bit of the input is 1, the second bit of the I axis is determined, and when it is 0, Each second bit of the Q axis is determined.
  • 5-C-1 in FIG. 8 is used for area mapping for the third bit, when the third bit of the input is 0, the second bit is determined for both the I axis and the Q axis. The second bit is not determined for both the I and Q axes.
  • the area corresponding to the fourth and fifth bits is determined by referring to the area mapping table (4, 5) (5-B-2 in FIG. 7). As described above, the remaining bits of the I axis and the Q axis are determined, and the coordinate values of the I axis and the Q axis (3 bits each) are determined for the transmission 5 bits, and mapping to the signal point can be performed.
  • FIG. 18B is a diagram showing a configuration of the area mapping apparatus (modulation apparatus) in FIG.
  • the storage device 34 is a storage device such as a ROM or a RAM that holds output data
  • the address generation device 33 generates the address of the storage device that holds the corresponding output data from the input bits.
  • FIG. 6 first and second bits
  • FIG. 7 third bit, fourth and fifth bits
  • Table 1 is generated from the area mapping table. This can be stored in a storage device such as a ROM or a RAM.
  • FIG. 35 is a block diagram illustrating a configuration example of the address generation device 33 in FIG.
  • the address generation device 33 divides a signal area including 32 signal points into a plurality of areas, and assigns 2 bits so that adjacent areas are different from each other in each divided area.
  • 112, 114 and a second region mapping table 113 that divides a signal region including 32 signal points into a plurality of regions and assigns 1 bit so that regions adjacent to the divided regions are different from each other.
  • 2 signal points for 5-bit data are divided into two 2-bit data and one 1-bit data, and each of the 2-bit data is divided into two different regions.
  • the second area mapping And a setting unit 111 to arranged signal points intersection of region defined by Buru 113.
  • the area mapping tables 112, 113, and 114 correspond to the area mapping table (1, 2), the area mapping table (3), and the area mapping table (4, 5) shown in FIG.
  • the setting unit 111 includes a storage device such as a ROM or a RAM that stores information of the table (Table 1). The setting unit 111 generates the address of the storage device that holds the output data corresponding to the input bit.
  • the address generation device designates data I (3 bits) and data Q (3 bits) held in the storage device using the input bits as addresses. And output.
  • the decoding device that calculates the transmitted 5 bits from the reception signal point that is the communication path output on the reception side will be described.
  • the signal point mapping method the I-axis and Q-axis coordinate values of the corresponding signal point are derived by region division for the 5 bits to be transmitted.
  • the transmitted 5 bits are calculated from the coordinate value.
  • FIG. 19A is a block diagram illustrating an example of an apparatus (demodulation apparatus) that performs such demapping.
  • 19A includes a region determination decoding device (1, 2) 41, a region determination decoding device (3) 42, and a region determination decoding device (4, 5) 43.
  • the I-axis and Q-axis coordinate values corresponding to the reception signal point of the communication channel output are input, and the bit string assigned to the area including the reception signal point is output.
  • the area determination decoding device (1, 2) 43 outputs 11 if the received signal point is in the first quadrant, and hereinafter, it is 10 for the second quadrant and 00 for the third quadrant. In the fourth quadrant, 11 is output.
  • region determination decoding device (3) 42 outputs 1 bit assigned to the region where the reception signal point exists using 5-B-1 in FIG. When mapping is performed using FIG.
  • the region determination decoding device (3) 42 uses 5-C-1 in FIG. 8 to locate the region where the reception signal point exists. Output the allocated 1 bit.
  • the region determination decoding device (4, 5) 43 uses 5-B-2 in FIG. 7 (if 5-C-2 in FIG. 8 is used on the transmission side, 5-C-2 in FIG. 8 is used. And 1 bit assigned to the area where the reception signal point exists.
  • the bit string output by each region determination decoding apparatus is a bit string corresponding to the transmission signal point having the closest Euclidean distance to the reception signal point.
  • the gray decoding device 44 performs gray decoding and outputs 2 (n-2) bits.
  • the area determination decoding devices (1, 2), (3), and (4, 5) in FIG. 19 (A) perform the reverse of the area mapping shown in FIG. This can be realized by switching the input and output of the table. In addition, it can be realized by using a combination circuit equivalent to a table reference, and in the example using the mapping of FIGS. 6 to 8, the implementation scale is smaller when the combination circuit is used.
  • the region determination decoding device (1, 2) 41, the heel region determination decoding device (3) 42, and the heel region determination decoding device (4, 5) 43 in FIG. 19A are represented by the following logic shown in FIG. Equivalent to an expression.
  • “+” is exclusive OR (in the figure, “+” is expressed as a symbol surrounded by ⁇ ), and “•” is logical product.
  • This is a demodulator using a 32QAM modulation method for transmitting 5-bit data using 32 signal points arranged in a cross shape. As shown in FIG. 37, the correspondence between the 5-bit data to be transmitted and the 32 signal points is determined by the data transmission method defined by the modulation device in FIG. 18B and FIG.
  • a calculation unit 131 that calculates 5-bit data corresponding to the transmission signal point closest to the point, and two 2-bit data of the modulation device in FIGS. 18B and 35 corresponding to the region including the reception signal point.
  • An acquisition unit 132 that obtains two 2-bit data by referring to the same area mapping table as the area mapping tables 112 and 114 and obtains 1 bit by referring to the same area mapping table as the 1-bit area mapping table 113. And.
  • the acquisition unit 132 includes the same area mapping table as the area mapping tables 112, 113, and 114.
  • FIGS. 18, 20, 22, 21, and 23, which will be described later, can be configured similarly to the configurations of FIGS. 18 (A), (B), FIGS. 19 (A) and (B).
  • the first mapping for the region mapping the first, second, third, and fourth bit region mapping in the 8 bits to be transmitted is performed in FIG.
  • Region mapping may be performed in FIG.
  • the first, second, third, and fourth bit area mapping may be performed in FIG. 11
  • the fifth, sixth, seventh, and eighth bit area mapping may be performed in FIG.
  • the third mapping the first and second bit area mapping is performed by 6-C-1 in FIG. 11, the third and fourth bit area mapping is performed by 6-A-2 in FIG.
  • 6-bit region mapping is performed in FIG. 12
  • seventh and eighth-bit region mapping is performed in 6-B-2 in FIG.
  • the average Hamming distance between adjacent signal points is small
  • the average Hamming distance related to the lower 6 bits is small
  • the third mapping the distance is large, the average Hamming distance for the lower 4 bits is small, and the signal point mapping is large for the Euclidean distance between the signal points that match the lower 4 bits.
  • FIG. 21 is a block diagram illustrating an example of an apparatus that executes demapping for calculating transmission bits from received signal points.
  • the apparatus shown in FIG. 21 includes a region determination decoding device (1, 2) 61, a region determination decoding device (3,4) 62, a region determination decoding device (5, 6) 63, and a region determination decoding device (7, 8) 64. .
  • the I-axis and Q-axis coordinate values corresponding to the reception signal point of the communication channel output are input, and the bit string assigned to the area including the reception signal point is output.
  • the basic operation is the same as the operation described with reference to FIG. 18, and the same area mapping table used on the transmission side is used for each area determination decoding.
  • the gray decoding device 65 performs gray decoding and outputs 2 (n-4) bits.
  • the area mapping table 71 as the first mapping, the area mapping of the first, second, and third bits in the 9 bits to be transmitted is performed in FIG. In some cases, mapping is performed in FIG. 14, and 8th and 9th bit area mapping is performed in FIG. As the second mapping, the first and second bit area mapping is performed by 7-A-1 in FIG. 13, the third, fourth and fifth bit area mapping is performed by FIG. 16, and the sixth and seventh bit area mapping is performed. 14 may be performed at 7-B-1 in FIG. 14, and the 8th and 9th bit area mapping may be performed at FIG.
  • the average Hamming distance between adjacent signal points is small
  • the average Hamming distance for the lower 7-bit portion is small, and the Euclidean between signal points where the lower 7 bits match.
  • the signal point mapping has a large distance.
  • FIG. 23 is a block diagram illustrating an example of an apparatus that executes demapping for calculating transmission bits from received signal points.
  • 23 includes a region determination decoding device (1, 2) 81, a region determination decoding device (3) 82, a region determination decoding device (4, 5) 83, a region determination decoding device (6, 7) 84, and a region determination. It comprises a decoding device (8, 9) 85.
  • the I-axis and Q-axis coordinate values corresponding to the reception signal point of the communication channel output are input, and the bit string assigned to the area including the reception signal point is output.
  • the basic operation is the same as the operation described with reference to FIG. 18 and FIG. 21, and the same region mapping table used on the transmission side is used for each region determination decoding.
  • the gray decoding device 86 performs gray decoding and outputs 2 (n-4) bits.
  • FIG. 33 a part of the 22 2n signal points arranged in a rectangle is rearranged in a circle (n is a positive integer), and 2 2n bits are used using the 2 2n signal points arranged in a circle.
  • 1 shows a configuration example of a 2 2n QAM modulation scheme modulation apparatus for transmitting the following data.
  • the first corresponding unit 91 performs mapping by associating the 2n-bit pattern in which the lower 2t bits and the upper 2 (nt) are independently applied with the Gray code to the signal points matching the rectangular arrangement (t is a positive integer less than n).
  • the second corresponding unit 92 between each signal point rearranged in a circle, between the adjacent signal points in the 2n-bit pattern excluding the pattern assigned to the signal point matching the rectangular arrangement
  • the 2n-bit pattern is made to correspond so that the average hamming distance of the lower 2t bits is the smallest and the Euclidean distance between the signal points where the lower 2t bits match is the largest.
  • the circular arrangement can be obtained by moving some signal points in the rectangular arrangement.
  • compatible part 92 are provided with the area mapping table for performing each mapping.
  • FIG. 34 a part of the 22 2n signal points arranged in a rectangle is rearranged into a circle (n is a positive integer), and 2 2n bits are used using the 2 2n signal points arranged in a circle.
  • alteration system of 2 2n QAM which transmits the data of 2 is shown.
  • This modulation apparatus divides a signal area including 256 signal points into a plurality of areas, and the hamming distance between adjacent areas is 1 with respect to the areas included in the rectangular arrangement among the divided areas.
  • a setting unit 101 is provided as signal points arranged in the common part of the four signal areas obtained by referring to the mapping tables 102 to 105.
  • the area mapping tables 102 to 105 are respectively stored in the area mapping table (1, 2), the area mapping table (3,4), the area mapping table (5, 6), and the area mapping table (7, 8) shown in FIG. It corresponds.
  • the circular arrangement can be obtained by moving some signal points in the rectangular arrangement.
  • FIG. 36 shows a 2 2n + 1 QAM modulation scheme for transmitting 2n + 1 bit data using 2 2n + 1 signal points obtained by rearranging a part of 2 2n + 1 signal points arranged in a cross shape in a circular shape.
  • One structural example of the used modulation apparatus is shown.
  • This modulation apparatus corresponds to the modulation apparatus of FIG. 22 and divides a signal area including 512 signal points into a plurality of areas so that adjacent areas are different from each other in each of the divided areas.
  • a first area mapping table 122, 124, 125, 126 to which 2 bits are allocated and a signal area including 512 signal points are divided into a plurality of areas, and areas adjacent to the divided areas are different from each other.
  • a second area mapping table 123 for allocating 1 bit, and dividing the signal point for 9-bit data into 4 2-bit data and 1 1-bit data by dividing the 9-bit data into 2 bits Four signal regions obtained by referring to the four first region mapping tables 122, 124, 125, 126 having different shapes of the divided regions of the data. And intersection of, in response to the 1-bit data, and a setting unit for the arrangement signal point intersection of region defined by the second region mapping table 123.
  • the area mapping tables 122 to 126 are the area mapping table (1, 2), area mapping table (3), area mapping table (4, 5), area mapping table (6, 7), and area mapping table shown in FIG. (8, 9) respectively.
  • the circular arrangement is obtained by moving some signal points in the cross arrangement.
  • a demodulator using a 2 2n QAM modulation system that transmits 2n-bit data using 2 2n signal points arranged in a circle can also be configured with the same configuration as that of FIG. 37 (n Is a positive integer).
  • n Is a positive integer a positive integer.
  • the correspondence between 8-bit data to be transmitted and 256 signal points is determined by the mapping method of the modulator described with reference to FIG.
  • An acquisition unit 132 that obtains four 2-bit data with reference to the same four area mapping tables 105. The four area mapping tables are included in the acquisition unit 132.
  • FIG. 24 shows an example in which the signal area is divided into 1024 parts.
  • the signal point indicated by A in the area is moved to the portion indicated by A in FIG. 24 outside the area, and similarly, the signal points indicated by B to Q in the area are changed to the area.
  • the signal points coincide with the 1024QAM signal point arrangement in which four points are arranged within the square in the example of 256 division shown in FIG.
  • the signal point arrangement in FIG. 24 can be seen as 16 of the 1024 signal point arrangements obtained from the division in FIG. 4 moved so that the average signal power is reduced.
  • the same mapping can be performed for signal point arrangements in which some signal points are rearranged in order to minimize the average power as shown in a specific example below.
  • a signal area for the upper 2 bits (first and second bits) is determined according to FIGS.
  • 16-A-1 divides the signal area into four quadrants, with the first quadrant being 11, the second quadrant being 10, the third quadrant being 00, and the fourth quadrant being 01.
  • Tables 14 and 54 are the same as Table 16-A-1 in FIG.
  • an area corresponding to the third and fourth bits is selected using 16-A-2 in FIG.
  • Tables 15, 25, 55 and 65 are the same as Table 16-A-2 in FIG.
  • areas corresponding to the fifth, sixth, and seventh and eighth bits are selected based on the area division shown in FIGS. 27 and 28, and the ninth and tenth areas are selected based on the area division shown in FIG. Select the area corresponding to the bit.
  • Table 16, Table 21, Table 56 and Table 61 are the same as Table 16-B-1 in FIG. Table 17, Table 22, Table 27, Table 57, Table 62, and Table 67 are the same as Table 16-B-2 in FIG. Table 18, Table 23, Table 28, Table 58, Table 63 and Table 68 are the same as the table of FIG.
  • One of the 1024 areas in FIG. 24 is selected as the common part of the five areas selected in this way.
  • the signal point area for the upper 2 bits is defined by 16-D-1 in FIG. Table 19, Table 24, Table 59, and Table 64 are the same as Table 16-D-1 in FIG.
  • the third and fourth bits are determined using 16-D-2 in FIG.
  • the fifth, sixth, seventh, eighth, ninth and tenth bits are determined by FIGS. 27, 28 and 29.
  • FIG. 25 and FIG. 26 when the regions for the first, second, and third and fourth bits are selected according to FIG. 30 and FIG. 31, one of the 1024 regions shown in FIG. 24 is selected. Is done.
  • Tables 20 and 60 are the same as Table 16-D-2 in FIG. 30, 31, 27, 28, and 29, when 10-bit data is assigned to 1024 signal points, when attention is paid to the lower 8 bits, the average Hamming distance between adjacent signal points is as described above. Although slightly larger than the case, the Euclidean distance between the signal points with the lower 8 bits matching is ( ⁇ 178) ⁇ or more, which is greatly improved.
  • the error correction code only to the lower 8 bits, it is possible to provide a communication apparatus that suppresses band expansion and is excellent in error rate characteristics.
  • the first and second bits are selected using 16-D-1 in FIG. 30, and the third and fourth bits are 16-A-2 and 16th in FIG.
  • the first and second bits are selected using 16-D-1 in FIG. 30, and the third and fourth bits are 16-A-2 and 16th in FIG.
  • One of the 1024 regions shown in FIG. 24 is selected as a common part of the regions.
  • the Euclidean distance between signal points whose lower 6 bits match is ( ⁇ 26) ⁇ or more.
  • Table 26 and Table 66 are the same as the table of FIG.
  • a table obtained by converting the four 2-bit patterns 00, 01, 10, and 11 by conversion in which the Hamming distance is invariant between adjacent areas is used as an area mapping table, and 5-B-1, Region mapping is performed by replacing two 1-bit patterns 0 and 1 in the region mapping tables of 5-C-1 in FIG. 8, 7-A-2 in FIG. 13, and 7-D-1 in FIG. It can also be used clearly as a table. It is possible data transmission, and data reception with a similar effect to or.
  • mapping is performed and the lower 8 bits (3rd, 4th, 5th, 6th, 7th, 8th, 9th and 10th bits) are subjected to error correction coding, the same error correction is performed using rectangular signal point arrangement and double gray mapping Compared with the conventional method to which a code is applied, the same coding gain can be obtained, and the peak power can be reduced by about 32% and the average power can be reduced by 4.4%.
  • a signal in which lower s bits designated in advance in m bits match.
  • a signal point mapping apparatus having a large Euclidean distance between points and a small average hamming distance in the lower s-bit portion between adjacent signal points can be configured, and an error correction code such as an RS code or LDPC code is applied to the lower s bits By being possible.
  • the present invention can be applied as a modulation method and a demodulation method for satisfying system configuration requirements such as bit error rate characteristics and nonlinear distortion characteristics in communication systems such as digital microwave communication.

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Abstract

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信号点を用いることで平均信号電力、ピーク信号電力を削減して非線形歪特性を改善する。隣接する信号点間の指定された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最大となるビットマッピング方法を提供し、下位ビット部分にのみ誤り訂正符号を適用することで、帯域拡大率を抑えつつビット誤り率特性に優れたデータ伝送方法を提供する。

Description

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
　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。
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 　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 (40)

  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、
    　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。
  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. 　ｎは４以上の正の整数であり、
    　前記２２ｎ個の信号点と前記２ｎビットのデータ中の８ビットを、四つの領域マッピングテーブルである、表２、表３、表４、及び表５によって定めることを特徴とする請求項２記載のデータ伝送方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
  4. 　ｎは４以上の正の整数であり、
    　前記２２ｎ個の信号点と前記２ｎビットのデータ中の８ビットを、四つの領域マッピングテーブルである、表６、表７、表８、及び表９によって定めることを特徴とする請求項２記載のデータ伝送方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
  5. 　ｎは４以上の正の整数であり、
    　前記２２ｎ個の信号点と前記２ｎビットのデータ中の８ビットを、四つの領域マッピングテーブルである、表１０、表１１、表１２、及び表１３によって定めることを特徴とする請求項２記載のデータ伝送方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
  6. 　請求項３、４、５のいずれか1項に記載のデータ伝送方法において、各四つの領域マッピングテーブルの四つの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することを特徴とするデータ伝送方法。
  7. 　ｎは５以上の正の整数であり、
    　前記２２ｎ個の信号点と前記２ｎビットのデータ中の１０ビットを、五つの領域マッピングテーブルである、表１４、表１５、表１６、表１７、表１８によって定めることを特徴とする請求項２記載のデータ伝送方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
  8. 　ｎは５以上の正の整数であり、
    　前記２２ｎ個の信号点と前記２ｎビットのデータ中の１０ビットを、五つの領域マッピングテーブルである、表１９、表２０、表２１、表２２、表２３によって定めることを特徴とする請求項２記載のデータ伝送方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
  9. 　ｎは５以上の正の整数であり、
    　前記２２ｎ個の信号点と前記２ｎビットのデータ中の１０ビットを、五つの領域マッピングテーブルである、表２４、表２５、表２６、表２７、表２８によって定めることを特徴とする請求項２記載のデータ伝送方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000026
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000027
  10. 　請求項７、８、９のいずれか１項に記載のデータ伝送方法において、各五つの領域マッピングテーブルの四つの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することを特徴とするデータ伝送方法。
  11. 　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。
  12. 　ｎは２以上の正の整数であり、
    　前記２２ｎ＋１個の信号点と前記２ｎビットのデータ中の５ビットを、２つの前記第１の領域マッピングテーブルである表２９、表３０と、１つの前記第２の領域マッピングテーブルである表３１とによって定めることを特徴とする請求項１１記載のデータ伝送方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000028
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000029
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000030
  13. 　請求項１２記載のデータ伝送方法において、２つの第１の領域マッピングテーブルの四つの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、１つの第２の領域マッピングテーブルの二つの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を特徴とするデータ伝送方法。
  14. 　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。
  15. 　ｎは４以上の正の整数であり、
    　前記２２ｎ＋１個の信号点と前記２ｎビットのデータ中の９ビットを、四つの第１の領域マッピングテーブルである表３２、表３３、表３４、表３５と、一つの第２の領域マッピングテーブルである表３６とによって定めることを特徴とする請求項１４記載のデータ伝送方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000031
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000032
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000033
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000034
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000035
  16. 　ｎは４以上の正の整数であり、
    　前記２２ｎ＋１個の信号点と前記２ｎビットのデータ中の９ビットを、四つの第１の領域マッピングテーブルである表３７、表３８、表３９、表４０と、一つの第２の領域マッピングテーブルである表４１とによって定めることを特徴とする請求項１４記載のデータ伝送方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000036
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000037
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000038
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000039
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000040
  17. 　請求項１５又は１６記載のデータ伝送方法において、四つの第１の領域マッピングテーブルの四つの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、一つの第２の領域マッピングテーブルの二つの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を特徴とするデータ伝送方法。
  18. 　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。
  19. 　ｎは４以上の正の整数であり、
    　該受信信号点に最も近い送信信号点に対応する２ｎビットのデータ中の８ビットを、四つの領域マッピングテーブルである、表４２、表４３、表４４、表４５によって定めることを特徴とする請求項１８記載のデータ受信方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000041
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000042
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000043
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000044
  20. 　ｎは４以上の正の整数であり、
    　該受信信号点に最も近い送信信号点に対応する２ｎビットのデータ中の８ビットを、四つの領域マッピングテーブルである、表４６、表４７、表４８、及び表４９によって定めることを特徴とする請求項１８記載のデータ受信方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000045
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000046
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000047
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000048
  21. 　ｎは４以上の正の整数であり、
    　該受信信号点に最も近い送信信号点に対応する２ｎビットのデータ中の８ビットを、四つの領域マッピングテーブルである、表５０、表５１、表５２、及び表５３によって定めることを特徴とする請求項１８記載のデータ受信方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000049
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000050
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000051
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000052
  22. 　請求項１９、２０，２１のいずれか1項に記載のデータ受信方法において、各四つの領域マッピングテーブルの四つの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することを特徴とするデータ受信方法。
  23. 　ｎは５以上の正の整数であり、
    　該受信信号点に最も近い送信信号点に対応する２ｎビットのデータ中の１０ビットを、五つの領域マッピングテーブル表５４、表５５、表５６、表５７、表５８によって定めることを特徴とする請求項１８記載のデータ受信方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000054
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000055
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000056
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000057
  24. 　ｎは５以上の正の整数であり、
    　該受信信号点に最も近い送信信号点に対応する２ｎビットのデータ中の１０ビットを、五つの領域マッピングテーブル表５９、表６０、表６１、表６２、表６３によって定めることを特徴とする請求項１８記載のデータ受信方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000058
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000059
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000060
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000061
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000062
  25. 　ｎは５以上の正の整数であり、
    　該受信信号点に最も近い送信信号点に対応する２ｎビットのデータ中の１０ビットを、五つの領域マッピングテーブル表６４、表６５、表６６、表６７、表６８によって定めることを特徴とする請求項１８記載のデータ受信方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000063
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000064
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000065
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000066
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000067
  26. 　請求項２３，２４、２５のいずれか1項に記載のデータ受信方法において、各五つの領域マッピングテーブルの四つの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することを特徴とするデータ受信方法。
  27. 　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１１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。
  28. 　ｎは２以上の正の整数であり、
    　該受信信号点に最も近い送信信号点に対応する２ｎ＋１ビットのデータ中の５ビットを、２つの２ビットの領域マッピングテーブルである表６９、表７０と、１つの１ビットの領域マッピングテーブルである表７１とによって定めることを特徴とする請求項２７記載のデータ受信方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000068
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000069
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000070
  29. 　請求項２８記載のデータ受信方法において、２つの２ビットの領域マッピングテーブルの四つの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、１つの１ビットの領域マッピングテーブルの二つの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を特徴とするデータ受信方法。
  30. 　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１４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。
  31. 　ｎは４以上の正の整数であり、
    　該受信信号点に最も近い送信信号点に対応する２ｎ＋１ビットのデータ中の９ビットを、四つの２ビットの領域マッピングテーブルである表７２、表７３、表７４、表７５と、一つの１ビットの領域マッピングテーブルである表７６とによって定めることを特徴とする請求項３０記載のデータ受信方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000071
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000072
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000073
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000074
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000075
  32. 　ｎは４以上の整数であり、
    　該受信信号点に最も近い送信信号点に対応する２ｎ＋１ビットのデータ中の９ビットを四つの２ビットの領域マッピングテーブルである表７７、表７８、表７９、表８０と、一つの１ビットの領域マッピングテーブル表８１とによって定めることを特徴とする請求項２４記載のデータ受信方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000076
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000077
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000078
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000079
    Figure JPOXMLDOC01-appb-T000080
  33. 　請求項３１又は３２記載のデータ受信方法において、四つの２ビットの領域マッピングテーブルの四つの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、一つの１ビットの領域マッピングテーブルの二つの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を特徴とするデータ受信方法。
  34. 　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。
  35. 　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。
  36. 　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。
  37. 　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。
  38. 　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。
  39. 　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請求項１１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。
  40. 　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請求項１４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。
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