JP5771134B2

JP5771134B2 - 送信装置及び受信装置

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Publication number: JP5771134B2
Application number: JP2011271925A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　陽一; 陽一鈴木; 明記橋本; 政明小島; 祥次田中; 木村　武史; 武史木村
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2011-12-13
Filing date: 2011-12-13
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2031-12-13
Also published as: JP2013125982A

Description

本発明は、衛星及び地上放送並びに固定及び移動通信の技術分野に関するものであり、特に、デジタルデータの送信装置及び受信装置に関する。

白色雑音下での伝送性能を向上させる技法として、デジタル変調において、誤り訂正符号の強さと変調マッピングのビットとを適切に組み合わせることで、伝送性能の向上を可能とする符号化変調技術が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

特に、この非特許文献１に記載される符号化変調技術は、日本の衛星デジタル放送規格ＩＳＤＢ‐Ｓ（例えば、非特許文献２参照）でも採用されており、伝送性能の向上に寄与する技法として実績がある。

非特許文献１に記載される技法の基本的な原理は、シンボルをマッピングした後の信号点間のユークリッド距離を考慮し、シンボルを構成するビット（以下、シンボル構成ビットと呼ぶ）のうち、ユークリッド距離が互いに短い信号点間で１／０が反転するビットに対しては強い誤り訂正を施し、ユークリッド距離が互いに長い信号点間で１／０が反転するビットに対しては逆に弱い誤り訂正を施す、又は符号化処理を施さないことによって、全体の情報効率を維持しつつ、雑音耐性を向上させる、というものである。

また、非特許文献１においては、８ＰＳＫを例とした集合分割法とよばれる信号点へのシンボル割り当て方法が提案されている。一例として、集合分割法による８ＰＳＫ信号点へのシンボル割り当て方法の例を、図１３を用いて説明する。

図１３には、８ＰＳＫの各信号点に割り当てる、３ビットで構成されるシンボル（０００、００１、・・・、１１１）が既に記載されているが、これは以下の分割手順を使って信号点へのシンボルの割り当てを行った結果得られるものであり、集合分割を行っている時点においては未だ決定されていない。

最初の分割では８つの信号点のうち、隣接する信号点間のユークリッド距離が最大となる様に４つの信号点からなる２つの信号点群に分割する。ここで、２つの信号点群のうち、一方の信号点群には、シンボル構成ビットの第１ビットにａ１＝０を割り当て、他方にはａ１＝１を割り当てる。

次に、最初の分割で得られた４つの信号点で構成される２つの信号点群を、それぞれ、隣接する信号点間のユークリッド距離が最大となる様に２つの信号点からなる４つの信号点群に分割する。ここで、４つの信号点で構成される信号点群を２つの信号点群に分割する際に、一方の信号点群には、シンボル構成ビットの第２ビットにａ２＝０を割り当て、他方にはａ２＝１を割り当てる。

さらに、図１３では省略したが、２回目の分割で得られた２つの信号点で構成される４つの信号点群を、それぞれ、１つの信号点からなる８つの信号点群に分割する。ここで、２つの信号点で構成される信号点群を１つの信号点に分割する際に、一方の信号点群には、シンボル構成ビットの第３ビットにａ３＝０を割り当て、他方にはａ３＝１を割り当てる。

以上の３段階の集合分割を行った結果、８つの信号点それぞれに、３ビットの固有のシンボルが割り当てられる。

こうした信号点へのシンボル割り当てを行うことで、８ＰＳＫの場合、第１ビット（図１３中、ａ１に相当）は８ＰＳＫでの隣接ユークリッド距離、第２ビット（図１３中、ａ２に相当）はＱＰＳＫの隣接ユークリッド距離、第３ビット（図１３中、ａ３に相当）はＢＰＳＫのユークリッド距離の条件の下で各ビットの復号を行うことが可能となる。

予め送受間で集合分割法により得られた信号点へのシンボルの割り当てを共有し、送信側では、シンボルを構成する各ビットで伝送するデータについて、対応する信号点間のユークリッド距離に適した訂正能力の誤り訂正符号で符号化して変調し、受信側では、復調後に送信側の符号化に対応した復号を行うことで、雑音耐性の高い伝送システムが実現できる。

一方、集合分割法と同様によく利用されるシンボル割り当て方法として、グレイコードが挙げられる。一例として、グレイコードによる８ＰＳＫ信号点へのシンボルの割り当て例を図１４に示す。グレイコードは、隣接する信号点のシンボル同士が必ず１ビット異なるようにシンボルを信号点に割り当てる技法であり、集合分割法におけるビット毎に異なる最小ユークリッド距離で伝送する特徴はないものの、８ＰＳＫに割り当てられるシンボルにおける各ビットの最小ユークリッド距離の関係にある信号点の対の数は集合分割法に比べ少ない。例えば、図１３及び図１４において、第１ビットに着目すると、最小ユークリッド距離の関係にある信号点の対の数は、集合分割では８対あるのに対し、グレイコードでは４対のみである。従って、第１ビットに関する限り、グレイコードのほうが集合分割法よりも最小ユークリッド距離の信号点の対の数が少ないため、同一の雑音環境でビット誤り率がよい特性が得られる信号点配置となっている。一方、第２及び第３ビットに関して、集合分割法においては、信号点距離がそれぞれＱＰＳＫ、ＢＰＳＫ相当となることから、グレイコードよりも同一の雑音環境でビット誤り率がよい特性が得られることになる。しかし、これは第１ビット目が正しく受信できることを前提とした性能であり、第１ビット目の復号性能が不十分な場合には、第２及び第３ビットの復号性能に悪影響を与え、結果的にシンボル構成ビット全体のビット誤り率特性は、グレイコードよりも悪い特性となる。

よって、ＤＶＢ‐Ｓ２やＡＲＩＢＳＴＤ‐Ｂ４４に記載の高度広帯域衛星デジタル放送の伝送方式（以下、高度衛星放送方式と呼ぶ。例えば、非特許文献３参照）においては、信号点へのシンボルの割り当て技法としてグレイコードが採用されている。

G. Ungerboeck, "Channel coding with multilevel/phase signals", IEEE Transaction Information Theory, Vol.IT-28, No.1, 1982年1月，p.55−67 "衛星デジタル放送の伝送方式標準規格 ARIB STD-B20 3.0版、［online］、平成10年11月6日策定、ARIB、［平成23年6月21日検索］、インターネット〈URL：http://www.arib.or.jp/english/html/overview/doc/2-STD-B20v3_0.pdf〉 "高度広帯域衛星デジタル放送の伝送方式標準規格 ARIB STD-B44 1.0版、［online］、平成21年7月29日策定、ARIB、［平成23年6月21日検索］、インターネット〈URL：http://www.arib.or.jp/english/html/overview/doc/2-STD-B44v1_0.pdf〉

前述したように、ＤＶＢ‐Ｓ２やＡＲＩＢＳＴＤ‐Ｂ４４に記載の高度衛星放送方式においては、集合分割法ではなく、グレイコードが採用されている。

図１５に、従来技法における、グレイコードと集合分割法を８ＰＳＫに適用した時の各シンボル構成ビットのＣ／Ｎ対ビット誤り率特性を示す。尚、図１５に特性を示した集合分割法は、図１３に示す様に、信号点の分割を３段階で行い、各分割に対し、シンボルを構成する３ビットのうちの１ビットを第１ビットから順次割り当てることで、各信号点へのシンボルの割り当てを決定している。送信側においては、こうして得られたシンボルと信号点の対応関係に基づいてマッピングし、受信側においては、各分割に割り当てられたビットを第１ビットから逐次復号することを想定しているが、ここでは、各分割に割り当てられたビットの雑音耐性を個別に評価するため、第２ビットの特性については第１ビットが、第３ビットの性能については第１ビット及び第２ビットが、正しく受信された事象のみ抽出した特性を示している。図１５から、従来技法による集合分割法では、上位ビットになるにつれてユークリッド距離の増大に伴う性能向上が期待できる。一方、第１ビットについてグレイコード８ＰＳＫと集合分割８ＰＳＫのビット誤り率を比較すると、後者の性能が劣っていることから、集合分割においては、第１ビットに適用する誤り訂正符号を強力なものにしないと、それ以下のビットの復号に第１ビットのビット誤りが影響を与え、結果的にシンボル全体のビット誤り率がグレイコードよりも劣化する可能性があることが分かる。

したがって、利用する誤り訂正符号の訂正能力や伝播路環境を考慮してシンボルを信号点に割り当てることが重要となる。

また、周波数利用効率の向上の観点からは多値変調の適用が望ましい。また、ＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号やターボ符号は誤り訂正符号単体の性能としてはシャノン限界に近い性能を有するため有効である。

そこで、多値変調の一例として、３２ＱＡＭにおける従来からの集合分割による各信号点へのシンボルの割り当て例を図１６に、また、このシンボル割り当てを行うために用いた集合分割を図１７に示す。また、図１８に、図１６のシンボル割り当てを適用した時の各シンボル構成ビットのＣ／Ｎ対ビット誤り率特性を示す。図１８から、３２ＱＡＭに従来からの集合分割法を適用することで、第２ビット以降はより有利な条件で復号できる一方、第１ビットの性能については、第２ビット以降のそれに比べ非常に悪く、第１ビットに適用する誤り訂正符号を極めて強力なものとしない限り十分な性能向上は期待できないことが分かる。

一例として、１シンボルあたり４ｂｉｔ程度の情報を伝送することを想定し、３２ＱＡＭと符号化率４／５相当の誤り訂正符号を組み合わせる条件で、従来からの集合分割法とＬＤＰＣ符号を組み合わせて伝送する場合を考える。３２ＱＡＭの各ビットについて、訂正能力を考慮しつつ、全ビットを誤り訂正で保護するという観点から、符号化率６１／１２０を第１ビット、符号化率８９／１２０を第２ビット、符号化率１０９／１２０を第３ビット、第４ビット及び第５ビットに適用する。この場合、全体の符号化率は、（６１／１２０＋８９／１２０＋１０９／１２０＋１０９／１２０＋１０９／１２０）／５＝０．７９５となる。図１９に、この例のＣ／Ｎ対ビット誤り率特性を示す。また、図１９には、同程度の符号化率（符号化率９７／１２０＝０．８０８）を有するケースとして、３２ＱＡＭの従来からのグレイコードとＬＤＰＣ符号の組み合わせにおけるＣ／Ｎ対ビット誤り率特性も併せて示している。

図１９からも明らかなように、３２ＱＡＭのグレイコードのほうが、３２ＱＡＭの集合分割法よりも性能的に優れており、この例に関する限り、集合分割法の優位性は確認できない。これは、主に第１ビットの誤り訂正能力の不足によって全体性能が低下した結果と考えられ、集合分割法を適用することを考慮した場合、第１ビットの誤り訂正前のビット誤り率を如何にして低減するかが重要な課題となる。

本発明は、上述の問題を鑑みて為されたものであり、耐雑音性能に優れたデジタルデータの送信装置及び受信装置を提供することを目的とする。

上述の問題を解決するために、本発明は、以下に述べる少なくとも１つの特徴事項を有する。

一点目の特徴事項は、
デジタルデータの伝送を行う送信装置において、変調に用いる信号点へのシンボルの割り当てを行う集合分割法において、従来技法においては一様に信号点間の最小ユークリッド距離が拡大するように分割するのに対して、本発明による集合分割法では、最小ユークリッド距離の拡大を伴わず、最小ユークリッド距離の信号点対数を減少させる分割を含む集合分割法により信号点へのシンボルの割り当てを行うことにある。これにより、最小ユークリッド距離の小さい信号点間に対応するシンボル構成ビットの誤り訂正前のビット誤り率を低減することが可能となる。

二点目の特徴事項は、
一点目の特徴事項による集合分割法を、従来技法の集合分割により信号点へのシンボル割り当てを行った後、シンボル構成ビットを入れ替えることにより行うことにある。これにより、入れ替えたビット以降のシンボル構成ビットの特性を従来技法による集合分割法と同等の特性とすることができ、最小ユークリッド距離の大きい信号点間に対応するシンボル構成ビットのビット誤り率を低減することが可能となる。

三点目の特徴事項は、
二点目の特徴事項によるシンボル構成ビット入れ替えを、第１ビット及び第２ビット間で行うことにある。これにより、第１ビット及び第２ビットのビット誤り率を均一化でき、第１ビットに適用する誤り訂正符号の訂正能力を軽減することが可能となる。

四点目の特徴事項は、
一点目〜三点目の特徴のうち一点目の特徴を含む少なくとも１つの特徴によりシンボルの割り当てを行った信号点配置を用いて変調を行う送信装置において、前記最小ユークリッド距離の拡大を伴わず、最小ユークリッド距離の信号点対数を減少させる分割に対応するシンボル構成ビット、及び該分割の次段に対応するシンボル構成ビットについて、同等の訂正能力をもつ符号化を行うことにある。これにより、効率の良い誤り訂正符号化が可能となる。ここで、本願明細書中、「同等の訂正能力」とは同一又はほぼ等しい訂正能力を云う。例えば同一の誤り訂正符号で符号化率が２０％以下の相違や、異なる誤り訂正符号で雑音耐性が２０％以下の相違であれば同等の訂正能力として予め定めておくことができる。

五点目の特徴事項は、
一点目〜四点目の特徴のうち一点目の特徴を含む少なくとも１つの特徴により構成された送信装置により送信された信号を受信する受信装置において、前記最小ユークリッド距離の拡大を伴わず、最小ユークリッド距離の信号点対数を減少させる分割を含む集合分割により得られる信号点とシンボルの対応関係に基づいて、各シンボル構成ビットに対応する復号処理を行うことにある。これにより、各分割に対応するシンボル構成ビットに対して、最適なビット誤り配分が可能となる。

六点目の特徴事項は、
一点目〜四点目の特徴のうち一点目の特徴を含む少なくとも１つの特徴により構成された送信装置により送信された信号を受信する受信装置において、前記集合分割は、送信側で、分割毎に最小ユークリッド距離が一様に増大する様に信号点を分割する第１の集合分割により信号点へのシンボル割り当てを行った後、シンボル構成ビットを入れ替えることにより、最小ユークリッド距離の拡大を伴わず、最小ユークリッド距離の信号点対数を減少させる分割を含む第２の集合分割を行っており、前記復号手段は、前記第２の集合分割により得られたシンボルと信号点との対応関係に基づいて、各シンボル構成ビットの復号を行うことにある。これにより、入れ替えたビット以降のシンボル構成ビットの特性を従来技法による集合分割法と同等の特性とすることができ、最小ユークリッド距離の大きい信号点間に対応するシンボル構成ビットのビット誤り率を低減することが可能となる。

七点目の特徴事項は、
前記シンボル構成ビットの入れ替えが、第１ビット及び第２ビットの間で行われていることにある。これにより、第１ビット及び第２ビットのビット誤り率を均一化でき、第１ビットに適用する誤り訂正符号の訂正能力を軽減することが可能となる。

八点目の特徴事項は、
一点目〜四点目の特徴のうち一点目の特徴を含む少なくとも１つの特徴により構成された送信装置により送信された信号を受信する受信装置において、前記最小ユークリッド距離の拡大を伴わず、最小ユークリッド距離の信号点対数を減少させる分割に対応するシンボル構成ビット、及び該分割の次段に対応するシンボル構成ビットについて、送信装置において行った同等の訂正能力をもつ符号化に対応した復号を行うことにある。これにより、効率の良い誤り訂正復号が可能となる。

九点目の特徴事項は、
二点目〜四点目の特徴のうち一点目の特徴を含む少なくとも１つの特徴により構成された送信装置において、分割毎に最小ユークリッド距離が一様に増大する様に信号点を分割する第１の集合分割法で伝送されたデジタルデータであるか、最小ユークリッド距離の拡大を伴わず最小ユークリッド距離の信号点対数を減少させる第２の集合分割法で伝送されたデジタルデータであるかを、伝送多重制御信号によって伝送することにある。これにより第１の集合分割技法（従来からの集合分割法）と第２の集合分割技法（本発明に係る集合分割法）の双方の符号化および復号に対応した送受信装置を提供することができる。

十点目の特徴事項は、
九点目の特徴により構成された送信装置により送信された信号を受信する受信装置において、分割毎に最小ユークリッド距離が一様に増大する様に信号点を分割する第１の集合分割法で伝送されたデジタルデータであるか、最小ユークリッド距離の拡大を伴わず最小ユークリッド距離の信号点対数を減少させる第２の集合分割法で伝送されたデジタルデータであるかを、伝送多重制御信号に基づいて判別することにある。これにより第１の集合分割技法（従来からの集合分割法）と第２の集合分割技法（本発明に係る集合分割法）の双方の符号化・復号に対応した送受信装置を提供することができる。

以上の技法を取り入れて送信装置及び受信装置を構成することで、従来技法ではグレイコード以上の性能実現が難しかった集合分割法の伝送性能を向上させることが可能となる。

即ち、本発明の送信装置は、デジタルデータの送信装置であって、複数のデータ系列にそれぞれ所定の符号化率で誤り訂正を施した符号語系列を生成する符号化手段と、複数の前記符号語系列を入力シンボル系列とし、該入力シンボル系列を、最小ユークリッド距離の拡大を伴わず、特定のシンボル構成ビットの１／０が反転した関係にある信号点対数が削減されるよう、最小ユークリッド距離の信号点対数を減少させる分割を含む集合分割を行うことにより得られたシンボルと信号点との対応関係に基づいて、信号点系列に変換するシンボル／信号点変換手段と、前記シンボル／信号点変換手段により生成された信号点系列を直交変調する直交変調手段とを備え、前記シンボル／信号点変換手段は、分割毎に最小ユークリッド距離が一様に増大する様に信号点を分割する第１の集合分割により信号点へのシンボル割り当てを行った後、シンボル構成ビットを入れ替えることにより、最小ユークリッド距離の拡大を伴わず、最小ユークリッド距離の信号点対数を減少させる分割を含む第２の集合分割を行い、前記第２の集合分割により得られたシンボルと信号点との対応関係に基づいて、前記入力シンボル系列を前記信号点系列に変換することを特徴とする。これにより、最小ユークリッド距離の小さい信号点間に対応するシンボル構成ビットの誤り訂正前のビット誤り率を低減することが可能となり、効率の良い誤り訂正符号化が可能となる。

また、本発明の送信装置において、前記シンボル／信号点変換手段は、前記シンボル構成ビット入れ替えを、第１ビット及び第２ビット間で行うことを特徴とする。これにより、第１ビット及び第２ビットのビット誤り率を均一化でき、第１ビットに適用する誤り訂正符号の訂正能力を軽減することが可能となる。

また、本発明の送信装置において、前記符号化手段は、前記最小ユークリッド距離の拡大を伴わず、最小ユークリッド距離の信号点対数を減少させる分割に対応するシンボル構成ビット、及び該分割の次段に対応するシンボル構成ビットについて、同等の訂正能力をもつ符号で符号化することを特徴とする。これにより、効率の良い誤り訂正符号化が可能となる。

また、本発明の受信装置は、変調信号を直交復調し、受信信号点系列を出力する直交復調手段と、最小ユークリッド距離の拡大を伴わず、特定のシンボル構成ビットの１／０が反転した関係にある信号点対数が削減されるよう、最小ユークリッド距離の信号点対数を減少させる分割を含む集合分割を行い信号点へのシンボルの割り当てを行った信号点とシンボルの対応関係に基づいて各シンボル構成ビットに対応する復号を行う復号手段とを備え、前記集合分割は、送信側で、分割毎に最小ユークリッド距離が一様に増大する様に信号点を分割する第１の集合分割により信号点へのシンボル割り当てを行った後、シンボル構成ビットを入れ替えることにより、最小ユークリッド距離の拡大を伴わず、最小ユークリッド距離の信号点対数を減少させる分割を含む第２の集合分割を行っており、前記復号手段は、前記第２の集合分割により得られたシンボルと信号点との対応関係に基づいて、各シンボル構成ビットの復号を行うことを特徴とする。これにより、各分割段階に対応するシンボル構成ビットに対して、最適なビット誤り配分で受信可能となり、効率の良い誤り訂正復号が可能となる。

また、本発明の受信装置において、前記シンボル構成ビットの入れ替えは、第１ビット及び第２ビットの間で行われていることを特徴とする。これにより、第１ビット及び第２ビットのビット誤り率を均一化でき、第１ビットに適用する誤り訂正符号の訂正能力を軽減することが可能となる。

また、本発明の受信装置において、前記復号手段は、前記最小ユークリッド距離の拡大を伴わず、最小ユークリッド距離の信号点対数を減少させる分割に対応するシンボル構成ビット、及び該分割の次段に対応するシンボル構成ビットについて、送信側で用いた同等の訂正能力をもつ符号化に対応した復号を行うことを特徴とする。これにより、各分割段階に対応するシンボル構成ビットに対して、最適なビット誤り率特性が得られ雑音耐性に優れた伝送が可能となる。

また、本発明の送信装置において、前記直交変調手段は、分割毎に最小ユークリッド距離が一様に増大する様に信号点を分割する第１の集合分割法で伝送されたデジタルデータであるか、最小ユークリッド距離の拡大を伴わず最小ユークリッド距離の信号点対数を減少させる第２の集合分割法で伝送されたデジタルデータであるかを、伝送多重制御信号（例えば、ＴＭＣＣ信号）により伝送する集合分割判別信号多重手段を備えることを特徴とする。これにより第１の集合分割技法（従来からの集合分割法）と第２の集合分割技法（本発明に係る集合分割法）の双方の符号化および復号に対応した送信装置を提供することができる。

また、本発明の受信装置において、前記復号手段は、分割毎に最小ユークリッド距離が一様に増大する様に信号点を分割する第１の集合分割法で伝送されたデジタルデータであるか、最小ユークリッド距離の拡大を伴わず最小ユークリッド距離の信号点対数を減少させる第２の集合分割法で伝送されたデジタルデータであるかを、伝送多重制御信号（例えば、ＴＭＣＣ信号）に基づいて判別する集合分割判別手段を備えることを特徴とする。これにより第１の集合分割技法（従来からの集合分割法）と第２の集合分割技法（本発明に係る集合分割法）の双方の復号に対応した受信装置を提供することができる。

本発明によれば、誤り訂正符号と多値変調の組み合わせにおける符号化変調の性能を向上させ、白色雑音下における伝送性能を向上させることが可能となる。

本発明による一実施形態の送信装置及び受信装置のブロック図である。本発明に係る、変調方式３２ＱＡＭ、第１ビットのＬＤＰＣ符号化率６１／１２０、第２ビットのＬＤＰＣ符号化率６１／１２０、第３ビットのＬＤＰＣ符号化率１０９／１２０、第４ビットのＬＤＰＣ符号化率１／１、及び第５ビットのＬＤＰＣ符号化率１／１の場合を想定した場合における本発明による一実施形態の一例を示す送信装置及び受信装置のブロック図である。変調次数５、第１ビットのＬＤＰＣ符号化率６１／１２０、第２ビットのＬＤＰＣ符号化率６１／１２０、第３ビットのＬＤＰＣ符号化率１０９／１２０、第４ビットのＬＤＰＣ符号化率１／１、及び第５ビットのＬＤＰＣ符号化率１／１の場合の符号語系列の例を示す図である。本発明による一実施形態の一例を示す送信装置及び受信装置にて用いる信号点にシンボルを割り当てるための集合分割の例を示す図である。本発明による一実施形態の一例を示す送信装置及び受信装置にて用いる信号点にシンボルを割り当てるための集合分割の例を示す図である。本発明による一実施形態の一例を示す送信装置及び受信装置にて用いる信号点にシンボルを割り当てるための集合分割の例を示す図である。本発明による一実施形態の一例を示す送信装置及び受信装置にて用いる信号点にシンボルを割り当てるための集合分割の例を示す図である。本発明による一実施形態の一例を示す送信装置及び受信装置における信号点へのシンボル割り当て例である。本発明に係る集合分割法と、従来からの集合分割法との比較における各シンボル構成ビットのＣ／Ｎ対ビット誤り率特性を示す図である。本発明に係る集合分割法と、従来からの集合分割法及びグレイコードとをＬＤＰＣ符号化率を約０．８として対比した、３２ＱＡＭにおけるＣ／Ｎ対ビット誤り率特性を示す図である。１６ＱＡＭにおける従来からの集合分割法による信号点へのシンボルの割り当て例を示す図である。本発明による一実施形態の一例を示す送信装置及び受信装置にて用いる信号点にシンボルを割り当てるための集合分割の例を示す図である。従来からの８ＰＳＫにおける集合分割法の分割例を示す図である。８ＰＳＫにおける従来からのグレイコードによる信号点へのシンボル割り当ての例を示す図である。８ＰＳＫにおける従来からの集合分割法及びグレイコードのＣ／Ｎ対ビット誤り率特性を示す図である。３２ＱＡＭにおける従来からの集合分割法による信号点へのシンボルの割り当て例を示す図である。３２ＱＡＭにおいて従来からの集合分割法を適用し信号点にシンボルを割り当てる方法を示す図である。図１６に示す信号点へのシンボル割り当てを行った場合のビット毎のＣ／Ｎ対ビット誤り率特性を示す図である。３２ＱＡＭの従来からの集合分割法とＬＤＰＣ符号の組み合わせ（ａ１：符号化率６１／１２０，ａ２：符号化率８９／１２０，ａ３：符号化率１０９／１２０，ａ４：符号化率８９／１２０，ａ５：符号化率８９／１２０）及び３２ＱＡＭの従来からのグレイコードとＬＤＰＣ符号の組み合わせ（符号化率９７／１２０）におけるＣ／Ｎ対ビット誤り率特性を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明による一実施形態の送信装置及び受信装置を説明する。図１は、本発明による一実施形態の送信装置及び受信装置のブロック図である。なお、実際の送信装置には、誤り訂正符号の先頭を識別するために変調波信号に同期信号を多重する機能、ＩＳＤＢ‐Ｓ等に採用されている伝送方式の設定等の情報を受信機に予告するための伝送多重制御信号（ＴＭＣＣ信号とも呼ぶ）を変調波信号に多重する機能などが含まれることが多い。また、実際の受信装置には、変調波信号に多重された同期信号を検出し誤り訂正符号の先頭を検出する同期検出機能や、伝送多重制御信号から伝送方式の設定等の情報を検出して変調方式や符号化率等の設定を行う制御機能などが含まれることが多いが、図示を省略している。

（装置構成）
〔送信装置〕
本実施形態の送信装置１０は、前方向誤り訂正方式の送信装置であり、シリアル／パラレル変換部１５と、誤り訂正符号化部１６と、マッピング部１８と、直交変調部２０とを備える。すなわち、送信装置の機能ブロック構成は、従来技法による符号化変調送信装置と変わらないが、誤り訂正符号化部１６及びマッピング部１８の処理が従来技法と異なる。

シリアル／パラレル変換部１５は、１ビットの送信データ系列を、使用する変調方式の多値数をＬとするとＭ＝ｌｏｇ_２Ｌビットのデータ系列（３２値変調の場合、Ｍ＝ｌｏｇ_２３２＝５ビットの系列）に変換し、誤り訂正符号化部１６に送出する（Ｍを以下、変調次数と呼ぶ）。

誤り訂正符号化部１６は、第１誤り訂正符号化部１６‐１〜第Ｍ誤り訂正符号化部１６‐Ｍから構成され、所定の誤り訂正符号（例えば、ＢＣＨ符号及びＬＤＰＣ符号）により符号化したＭ系統の符号語系列を生成する。従来技法による場合、集合分割により、分割に対応する各シンボル構成ビットの雑音耐性が異なり、従って、各シンボル構成ビットには異なる訂正能力の誤り訂正符号を適用する。しかしながら、本発明による誤り訂正符号化部１６では、後述するシンボルと信号点との対応関係が、従来技法の符号化変調と異なり、最小ユークリッド距離の拡大を伴わない分割を行うため、雑音耐性のほぼ等しい複数のシンボル構成ビットが存在し、これらのシンボル構成ビットについては、同等の訂正能力の誤り訂正符号を適用する。したがって、誤り訂正符号化部１６は、複数のデータ系列にそれぞれ所定の符号化率で誤り訂正を施した符号語系列を生成する符号化手段として機能する。

マッピング部１８は、当該Ｍ系統の符号語系列を入力シンボル系列とし、シンボルに対応した信号点のＩ軸及びＱ軸の振幅値を変調信号点系列として出力する。なお、ここで、用いるシンボルと信号点との対応関係は、従来技法による集合分割法により取得されたものと異なる関係を用いる。すなわち、従来技法による集合分割法では、分割毎に最小ユークリッド距離が一様に増大する様に、信号点を分割することで、シンボルと信号点の対応関係が取得される。この従来技法の分割による最小ユークリッド距離の増大は、ＱＡＭの場合で√２倍、ＡＳＫの場合で２倍、ＰＳＫの場合でＱＡＭとＡＳＫの場合の値の間、すなわち√２〜２倍の値とするのが一般的である。一方、本発明による集合分割では、最小ユークリッド距離が拡大しない代わりに、特定のシンボル構成ビットの１／０が反転した関係にある信号点対の数が削減されるように分割を行なうことで、シンボルと信号点の対応関係を取得する。したがって、マッピング部１８は、最小ユークリッド距離の拡大を伴わず、最小ユークリッド距離の信号点対数を減少させる分割を含む集合分割を行うことにより得られたシンボルと信号点との対応関係に基づいて、複数の符号語系列からなる入力シンボル系列を信号点系列に変換するシンボル／信号点変換手段として機能する。

最小ユークリッド距離が拡大しない代わりに、特定のシンボル構成ビットの１／０が反転した関係にある信号点対の数が削減される分割法は複数存在するが、そのひとつの方法として、分割毎に最小ユークリッド距離が一様に増大する従来の集合分割法によって信号点へのシンボルの割り当てを行い、その後、特定のシンボル構成ビット間でビットの入れ替えを行うことでも実現可能である。この場合、入れ替えたビットの次のビット以降のシンボル構成ビットは、入れ替え前の従来の集合分割法の特性と変わらないため、従来の集合分割法における各シンボル構成ビットのうち、入れ替えたビット間で耐雑音性能を中和した性能となる。第１ビットと第２ビットを入れ替えた場合には、これらビットの耐雑音性能を中和した性能となり、結果として、第１ビットに求められる誤り訂正符号の訂正能力を軽減することができる。

直交変調部２０は、マッピング部１８により生成された変調信号系列に対して、ロールオフフィルタ処理を実行後、直交変調を施した変調波信号を、外部の伝送路に伝送する。

〔受信装置〕
本実施形態の受信装置５０は、前方向誤り訂正方式の受信装置であり、直交復調部５１と、第１〜第Ｍビット対数尤度比計算部５４‐１〜５４‐Ｍと、第１〜第Ｍビット誤り訂正復号部５５‐１〜５５‐Ｍと、パラレル／シリアル変換部５６とを備える。すなわち、受信装置の機能ブロック構成は、従来技法による符号化変調受信装置と変わらないが、第１〜第Ｍビット対数尤度比計算部５４‐１〜５４‐Ｍ及び第１〜第Ｍビット誤り訂正復号部５５‐１〜５５‐Ｍの処理が従来技法と異なる。

直交復調部５１は、前述した本発明による集合分割法により得られたシンボルと信号点の対応関係に基づいて変調信号系列を変調した変調波信号を、伝送路を介して送信装置１０から受信して直交復調し、主信号のシンボルに対応する受信信号点系列を出力する。したがって、直交復調部５１は、本発明による集合分割法により得られたシンボルと信号点の対応関係に基づいて変調された変調信号点系列を直交復調することで復元し出力する、直交復調手段として機能する。

第１ビット対数尤度比計算部５４‐１は、本発明による集合分割法により得られたシンボルと信号点の対応関係に基づいて、シンボルを構成する第１ビットについて当該ビットが１及び０である確率（尤度）Ｐ１１及びＰ１０を求め、それらの比Ｐ１１／Ｐ１０の自然対数（ＬＬＲ：対数尤度比）を計算し、第１ビット誤り訂正復号部５５‐１に送出する。

第１ビット誤り訂正復号部５５‐１は、第１ビット対数尤度比計算部５４‐１による第１ビットの対数尤度比を用いて、シンボルを構成する第１ビットに対して、誤り訂正符号（例えば、ＬＤＰＣ符号とＢＣＨ符号の連接符号）の復号処理を実行し、第１ビットの復号結果を第２ビット対数尤度比計算部５４‐２及びパラレル／シリアル変換部５６に送出する。

第２ビット対数尤度比計算部５４‐２は、本発明による集合分割法により得られたシンボルと信号点の対応関係に基づいて、シンボルを構成する第２ビットについて第１ビット同様に対数尤度比を計算して第２ビット誤り訂正復号部５５‐２に送出する。

第２ビット誤り訂正復号部５５‐２は、第２ビット対数尤度比計算部５４‐２による第２ビットの対数尤度比を用いて、シンボルを構成する第２ビットに対して、誤り訂正符号（例えば、ＬＤＰＣ符号及びＢＣＨ符号の連接符号）の復号処理を実行し、第２ビットの復号結果を次段のビット対数尤度比計算部（例えば、第Ｍビット対数尤度比計算部５４‐Ｍ）及びパラレル／シリアル変換部５６に送出する。第Ｍビット対数尤度比計算部５４‐Ｍ及び第Ｍビット誤り訂正復号部５５‐Ｍも同様に処理し、シンボルを構成する全てのビットを復号するまで逐次復号を行う。

このようにして、第１〜第Ｍビット対数尤度比計算部５４‐１〜５４‐Ｍ及び第１〜第Ｍビット誤り訂正復号部５５‐１〜５５‐Ｍは、本発明による集合分割法により得られたシンボルと信号点の対応関係に基づいて、ビット毎に得られる復号結果と対数尤度比を用いて、逐次復号を行う。したがって、第１〜第Ｍビット対数尤度比計算部５４‐１〜５４‐Ｍ及び第１〜第Ｍビット誤り訂正復号部５５‐１〜５５‐Ｍは、本発明に係る集合分割を行い信号点へのシンボルの割り当てを行った信号点とシンボルの対応関係に基づいて各シンボル構成ビットの復号を行う復号手段として機能する。ここで、この復号手段は、分割毎に最小ユークリッド距離が一様に増大する様に信号点を分割する従来の集合分割法で伝送されたデータであるか、最小ユークリッド距離の拡大を伴わず最小ユークリッド距離の信号点対数を減少させる本発明に係る集合分割法で伝送されたデータであるかを、伝送多重制御信号に基づいて判別する集合分割判別手段を備えるように構成することができる（図示せず）。この場合、送信装置１０は、伝送多重制御信号を用いて使用する集合分割法の種別を示す情報を伝送する手段を備えるように構成する。また、この集合分割判別手段が本発明に係る集合分割法として判別した際に、復号手段は、従来の集合分割法における第１ビット及び第２ビットを入れ替えた信号点とシンボルの対応関係に基づいて各シンボル構成ビットの復号を行うように構成することができる。

パラレル／シリアル変換部５６は、第１〜第Ｍビット誤り訂正復号部５５‐１〜５５‐Ｍから得られるシンボルを構成するビットに対応するデータ系列の復号結果をパラレル／シリアル変換し、１ビットの受信データ系列を外部に送出する。

次に図２を用いて、より具体的に、変調方式を３２ＱＡＭとした場合における、本発明による一実施形態の一例を示す送信装置１０ｂ及び受信装置５０ｂについて説明する。

図２は、本発明に係る第１ビット及び第２ビットのＬＤＰＣ符号化率６１／１２０、第３ビットのＬＤＰＣ符号化率１０９／１２０、第４ビット及び第５ビットのＬＤＰＣ符号化率１／１の場合を想定した場合における送信装置及び受信装置の例を示す図である。ここで、ＬＤＰＣ符号化率１／１は、送信側ではＬＤＰＣ符号化を行わず、また、受信側ではＬＤＰＣ復号を行わないことを意味する。従って、図２では第１〜第５ビットについて、送信装置１０ｂには誤り訂正符号化部（ＢＣＨ,ＬＤＰＣ）を記載したが、第４ビット及び第５ビットについては、ＬＤＰＣ符号化器は実際には不要である。同様に、受信装置５０ｂに第１〜第５ビットについて、対数尤度比計算部及び誤り訂正復号部（ＬＤＰＣ，ＢＣＨ）を記載したが、第４ビット及び第５ビットについては、対数尤度比計算部の代わりに、硬判定を行うデマッパを利用することも可能であり、また、ＬＤＰＣ符号復号器は実際には不要である。図２に示す送信装置１０ｂ及び受信装置５０ｂは、図１に示した本発明による一実施形態の送信装置１０及び受信装置５０に対する一実施例と考えてよい。このため、同様な構成要素には同一の参照番号を付して説明する。以下、送信装置１０ｂ及び受信装置５０ｂの順に説明する。

（装置構成）
〔送信装置〕
送信装置１０ｂは、シリアル／パラレル変換部１５ｂと、誤り訂正符号化部１６ｂと、マッピング部１８ｂと、直交変調部２０とを備える。

ここで、図２に示す送信装置１０ｂは、図１に示す送信装置１０と対比して、シリアル／パラレル変換部１５の代わりにシリアル／パラレル変換部１５ｂを備え、誤り訂正符号化部１６の代わりに誤り訂正符号化部１６ｂを備え、マッピング部１８の代わりにマッピング部１８ｂを備える点で相違する。したがって、これらの相違点以外の構成要素は図１を参照して説明したとおりであり、以下、これらの相違点について詳細に説明する。

シリアル／パラレル変換部１５ｂは、１ビットの送信データ系列を５ビットのデータ系列に変換し、誤り訂正符号化部１６ｂに送出する。

誤り訂正符号化部１６ｂは生成した符号語系列をマッピング部１８ｂに送出する。本例の誤り訂正符号化部１６ｂは、第１誤り訂正符号化部１６ｂ‐１〜第５誤り訂正符号化部１６‐５から構成される。詳細に後述する本発明に係る集合分割では、最初に最小ユークリッド距離の拡大を伴わない分割を行う。このため、雑音耐性のほぼ等しい２つのシンボル構成ビットが存在する。これら２ビットのシンボル構成ビットについて、同等の訂正能力の誤り訂正符号を適用する。ここでは、第１誤り訂正符号化部１６ｂ‐１及び第２誤り訂正符号化部１６ｂ‐２は、ともにＢＣＨ符号と符号化率６１／１２０のＬＤＰＣ符号を組み合わせた連接符号とし、符号語系列（ａ１）及び（ａ２）を生成する。また、それ以外のシンボル構成ビットについては、第３誤り訂正符号化部１６ｂ‐３はＢＣＨ符号と符号化率１０９／１２０のＬＤＰＣ符号を組み合わせた連接符号とし、符号語系列（ａ３）を生成する。また、第４誤り訂正符号化部１６ｂ‐４及び第５誤り訂正符号化部１６ｂ‐５については、他の３ビットのシンボル構成ビットに比べ、十分に低いビット誤り率であることから、ＢＣＨ符号のみとし、符号語系列（ａ４）及び（ａ５）を生成する。生成された符号語系列の例を図３に示す。

マッピング部１８ｂは、本例では、誤り訂正符号化部１６ｂで生成された５系統の符号語系列（ａ５，ａ４，ａ３，ａ２，ａ１）を入力シンボル系列とし、後述するシンボルと信号点の対応関係に従って変調信号点系列を生成する。以降、直交変調部２０は、図１における説明と同様に処理して、変調波信号を生成する。

ここで、マッピング部１８ｂで用いるシンボルと信号点の対応関係を取得するための、本発明による集合分割法について説明するが、その前に、従来技法による集合分割法について説明する。図１７には、前述したように３２ＱＡＭの従来技法による集合分割を示している。３段以降の分割については同図では省略している。従来技法では、分割毎に最小ユークリッド距離が√２倍となる様に、第１段、第２段ともに斜め方向に信号点を分割する。図１７の集合分割の結果により、図１６に示した、シンボルと信号点の対応関係が取得される。この場合、コンスタレーション中央付近のシンボルは、第１ビットの１／０が反転した信号点に４方向から囲まれ、第１ビットの１／０が反転した関係にある信号点が５２対あるため、第１ビットのビット誤り率（ＢＥＲ）が劣化する。多段復号を行う場合、前段の復号誤りが後段に伝播することから、第１ビットの復号特性改善が重要となる。

次に、本発明による集合分割法を説明する。第１ビットの耐雑音性を向上させる集合分割法として、例えば図４、図５及び図６のような分割が考えられ、第１ビットの１／０が反転した関係にある信号点はそれぞれ、２４対、１６対、および１２対である。これらの図では４段以降の分割は省略している。これらは第１ビットの１／０が反転した信号点対の数を従来技法による場合の５２対から大きく削減できるため、第１ビットに要求される誤り訂正能力低減に有効である。一方、上位ビットの最小ユークリッド距離は、従来技法の集合分割法と比べ小さくなるため、上位ビットについては従来技法の集合分割の場合よりも強力な誤り訂正が必要となる。

また、従来の集合分割による信号点へのシンボル割り当てを行い、その後、ビット入れ替えをすることで、特定ビットの耐雑音特性を向上させることも可能である。第２ビットの性能をやや劣化させる代わりに第１ビットの性能向上を図る場合、第１ビットと第２ビットを入れ替えればよい。この場合、上位ビットの最小ユークリッド距離は、従来技法の集合分割法と同等となり、上位のビットについては従来技法の集合分割の場合と同等の符号が利用可能である。

図７に、従来の集合分割による３２ＱＡＭの信号点へのシンボル割り当てを行い、その後、第２ビットの性能をやや劣化させる代わりに第１ビットの性能向上を図った場合の例を示す。なお、３段以降の分割は図では省略している。この集合分割では、第１段において水平方向に、第２段で垂直方向に信号点を分割する。最１段の分割では最小ユークリッド距離は分割前と変わらない。図７の集合分割の結果得られるシンボルと信号点の対応関係を図８に示す。図８と従来技法の図１６とを比較すると、図１８の第１ビットと第２ビットを入れ替えたシンボルが図８において割り当てられていることが確認できる。また図７によれば、第１段におけるコンスタレーション中央付近の信号点は、第１ビットの１／０が反転した信号点と上下２方向のみから囲まれ、第１ビットの１／０が反転した関係にある信号点が２６対であり、図４〜図６と比べ多いものの、従来技法による場合の５２対から大きく削減できるため、従来技法に比べ第１段の復号性能向上が期待できる。一方、第１段で最小ユークリッド距離が拡大しない分割を行なったため、分割後にも分割前のユークリッド距離の信号点に左右から囲まれることとなり、第１段と第２段の分割に対応するビットは同等のＢＥＲ特性となる。

図９に従来技法と本発明による集合分割法を用いて信号点へのシンボル割り当てを行った場合における、各シンボル構成ビットのＣ／Ｎ対ＢＥＲ特性（誤り訂正無し）を示す。同図より本発明を適用した場合、第１段のＢＥＲ特性が改善している一方、第２段のＢＥＲ特性は第１段と同等になっていることが分かる。

〔受信装置〕
図２に示すように、受信装置５０ｂは、直交復調部５１と、第１〜第５ビット対数尤度比計算部５４‐１〜５４‐５と、第１〜第５ビット誤り訂正復号部５５‐１〜５５‐５と、パラレル／シリアル変換部５６とを備える。

ここで、図２に示す受信装置５０ｂは、図１に示す受信装置５０と対比して、Ｍ＝５とした第１〜第５ビット対数尤度比計算部５４‐１〜５４‐５及び第１〜第５ビット誤り訂正復号部５５‐１〜５５‐５を備える点で相違する。したがって、これらの相違点以外の構成要素は図１を参照して説明したとおりであり、以下、これらの相違点について詳細に説明する。

第１〜第５ビット対数尤度比計算部５４‐１〜５４‐５及び第１〜第５ビット誤り訂正復号部５５‐１〜５５‐５は、直交復調部５１を経て得られる変調信号点系列について、シンボル構成ビット毎に得られる対数尤度比および第２ビット以降の誤り訂正復号部については、その前段の復号結果を用いて、第１ビットから第５ビットまで逐次復号を行う。

パラレル／シリアル変換部５６は、第１〜第５ビット誤り訂正復号部５５‐１〜５５‐５から得られるシンボルを構成するビットに対応するデータ系列の復号結果をパラレル／シリアル変換し、１ビットの受信データ系列を外部に送出する。

本発明による集合分割法を適用した効果について、図１０を使って説明する。図１０では、本発明の特性に加え、従来からの３２ＱＡＭにおける集合分割法及びグレイコード使用時の特性も併記した。従来技法による集合分割法を適用した符号化変調方式においては、従来技法によるグレイコードを適用した場合に比べ、同じビット誤り率を確保するためのＣ／Ｎが高く、雑音耐性の面で劣ったものであった。一方、本発明の集合分割を適用した符号化変調方式は、従来技法によるグレイコードを適用した場合に比べ、同じビット誤り率を確保するためのＣ／Ｎが低く、雑音耐性の面で優れたものとなっている。

図１０から明らかなように、本実施形態の一例である送信装置１０ｂ及び受信装置５０ｂは従来技法によるグレイコードを適用した場合に比べ、例えばＢＥＲ＝１×１０^−７の点において約０．９ｄＢ改善している。図１０の対比において、送信装置１０ｂ及び受信装置５０ｂでは、図３に示す符号語系列を想定した。この場合の全体のＬＤＰＣ符号化率は、（２２８１４＋２２８１４＋４０７６６＋４４８８０＋４４８８０）／（４４８８０＊５）＝０．７８６である。一方、従来からのグレイコードのＬＤＰＣ符号化率は、３６２７８／４４８８０＝０．８０８３としたため、公平な比較のためには、この符号化率の差０．１３ｄＢを差し引いて比較する必要があるが、その場合においても、０．７７ｄＢの改善があり、本実施形態による送信装置１０及び受信装置５０の有効性を確認することができる。

上述の実施形態では特定の例を基に説明したが、様々な応用が可能である。例えば、変調方式は３２ＱＡＭを例に説明したが、１６ＱＡＭであってもよい。その場合、従来技術の集合分割によるシンボルの信号点への割り当ては、図１１に示す通りであり、この場合、中央付近の信号点は、第１ビットの１／０が反転した信号点に４方向から囲まれ、第１ビットの１／０が反転した関係にある信号点が２４対あるため、第１ビットのビット誤り率（ＢＥＲ）が劣化する。一方、本発明による集合分割法では、図１２のような分割が考えられ、第１ビットの１／０が反転した関係にある信号点は１２対である。従って、第１ビットの１／０が反転した信号点対の数を従来技法による場合の２４対から大きく削減できるため、第１ビットに要求される誤り訂正能力低減に有効である。同様に、８ＰＳＫ、６４ＱＡＭ、１２８ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ、５１２ＱＡＭ、１０２４ＱＡＭ、２０４８ＱＡＭ、・・・、といった変調方式にも適用可能である。また、符号化変調に用いる誤り訂正符号に関しては、高度衛星放送方式で規定するＬＤＰＣ符号及びＢＣＨ符号を例に説明したが、ターボ符号、リードソロモン符号、畳み込み符号であってもよい。また、衛星放送、地上放送、移動通信、固定通信などの他の伝送方式にも適用可能である。

本発明によれば、誤り訂正符号と多値変調の組み合わせにおける符号化変調の性能を向上させ、白色雑音下における伝送性能を向上させることが可能となるので、誤り訂正符号と多値変調を利用する任意の用途に有用である。

１０，１０ｂ送信装置
１５，１５ｂシリアル／パラレル変換部
１６，１６ｂ誤り訂正符号化部
１６‐１，１６ｂ‐１第１誤り訂正符号化部
１６‐２，１６ｂ‐２第２誤り訂正符号化部
１６‐３，１６ｂ‐３第３誤り訂正符号化部
１６‐４，１６ｂ‐４第４誤り訂正符号化部
１６‐５，１６ｂ‐５第５誤り訂正符号化部
１６‐Ｍ第Ｍ誤り訂正符号化部
１８，１８ｂマッピング部
２０直交変調部
５０，５０ｂ受信装置
５１直交復調部
５４‐１第１ビット対数尤度比計算部
５４‐２第２ビット対数尤度比計算部
５４‐５第５ビット対数尤度比計算部
５４‐Ｍ第Ｍビット対数尤度比計算部
５５‐１第１ビット誤り訂正復号部
５５‐２第２ビット誤り訂正復号部
５５‐５第５ビット誤り訂正復号部
５５‐Ｍ第Ｍビット誤り訂正復号部
５６パラレル／シリアル変換部

Claims

デジタルデータの伝送を行う送信装置であって、
複数のデータ系列にそれぞれ所定の符号化率で誤り訂正を施した符号語系列を生成する符号化手段と、
複数の前記符号語系列を入力シンボル系列とし、該入力シンボル系列を、最小ユークリッド距離の拡大を伴わず、特定のシンボル構成ビットの１／０が反転した関係にある信号点対数が削減されるよう、最小ユークリッド距離の信号点対数を減少させる分割を含む集合分割を行うことにより得られたシンボルと信号点との対応関係に基づいて、信号点系列に変換するシンボル／信号点変換手段と、
前記シンボル／信号点変換手段により生成された信号点を直交変調する直交変調手段とを備え、
前記シンボル／信号点変換手段は、分割毎に最小ユークリッド距離が一様に増大する様に信号点を分割する第１の集合分割により信号点へのシンボル割り当てを行った後、シンボル構成ビットを入れ替えることにより、最小ユークリッド距離の拡大を伴わず、最小ユークリッド距離の信号点対数を減少させる分割を含む第２の集合分割を行い、前記第２の集合分割により得られたシンボルと信号点との対応関係に基づいて、前記入力シンボル系列を前記信号点系列に変換することを特徴とする送信装置。
前記シンボル／信号点変換手段は、前記シンボル構成ビットの入れ替えを、第１ビット及び第２ビットの間で行うことを特徴とする、請求項１に記載の送信装置。
前記符号化手段は、前記最小ユークリッド距離の拡大を伴わず、最小ユークリッド距離の信号点対数を減少させる分割に対応するシンボル構成ビット、及び該分割の次段に対応するシンボル構成ビットについて、同等の訂正能力の符号で符号化することを特徴とする、請求項１又は２に記載の送信装置。
前記直交変調手段は、分割毎に最小ユークリッド距離が一様に増大する様に信号点を分割する第１の集合分割法で伝送されたデジタルデータであるか、最小ユークリッド距離の拡大を伴わず最小ユークリッド距離の信号点対数を減少させる第２の集合分割法で伝送されたデジタルデータであるかを、伝送多重制御信号によって伝送する集合分割判別信号多重手段を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の送信装置。
デジタルデータの受信装置であって、
請求項１から４のいずれか一項に記載の送信装置から出力される変調信号を直交復調し、受信信号点系列を出力する直交復調手段と、
最小ユークリッド距離の拡大を伴わず、特定のシンボル構成ビットの１／０が反転した関係にある信号点対数が削減されるよう、最小ユークリッド距離の信号点対数を減少させる分割を含む集合分割を行い信号点へのシンボルの割り当てを行った信号点とシンボルの対応関係に基づいて各シンボル構成ビットの復号を行う復号手段とを備え、
前記集合分割は、送信側で、分割毎に最小ユークリッド距離が一様に増大する様に信号点を分割する第１の集合分割により信号点へのシンボル割り当てを行った後、シンボル構成ビットを入れ替えることにより、最小ユークリッド距離の拡大を伴わず、最小ユークリッド距離の信号点対数を減少させる分割を含む第２の集合分割を行っており、前記復号手段は、前記第２の集合分割により得られたシンボルと信号点との対応関係に基づいて、各シンボル構成ビットの復号を行うことを特徴とする受信装置。
前記シンボル構成ビットの入れ替えは、第１ビット及び第２ビットの間で行われていることを特徴とする、請求項５に記載の受信装置。
前記復号手段は、前記最小ユークリッド距離の拡大を伴わず、最小ユークリッド距離の信号点対数を減少させる分割に対応するシンボル構成ビット、及び該分割の次段に対応するシンボル構成ビットについて、送信側で用いた同等の訂正能力の符号化に対応した復号を行うことを特徴とする、請求項５又は６に記載の受信装置。
前記復号手段は、分割毎に最小ユークリッド距離が一様に増大する様に信号点を分割する第１の集合分割法で伝送されたデジタルデータであるか、最小ユークリッド距離の拡大を伴わず最小ユークリッド距離の信号点対数を減少させる第２の集合分割法で伝送されたデジタルデータであるかを、伝送多重制御信号に基づいて判別する集合分割判別手段を備えることを特徴とする、請求項５から７のいずれか一項に記載の受信装置。