JP4842892B2 - 送信装置、及び送信方法 - Google Patents

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Description

本発明は、送信装置、及び送信方法に関し、特に、例えば、BS(Broadcasting Satellite)ディジタル放送等のディジタル放送において、受信側で適切な処理を行うことができるようにする送信装置、及び送信方法に関する。
現在、BSディジタル放送では、ISDB-S(Satellite Integrated Services. Digital Broadcasting)方式が採用されているが、近年、より大容量の伝送を行うために、ISDB-S方式の高度化が検討されている（例えば、非特許文献１を参照）。
ISDB-S方式の高度化では、主信号の他に、パイロット信号を送信することが検討されている。ここで、主信号とは、例えば、番組としての画像データ等の、送信すべき本来の情報であり、パイロット信号は、ディジタル変調を行って得られる変調信号に伝送路（変調信号を送信する送信装置、及び変調信号を受信する受信装置の内部を含む伝送路）上で生じる非線形歪みを受信側で補償するために用いられる信号である。
また、ISDB-S方式では、主信号のシンボルをディジタル変調する変調方式を、複数の変調方式としてのBPSK(Binary Phase Shift Keying)，QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)、及び8PSK(Phase Shift Keying)の３つの変調方式の中から選択することが可能であるが、ISDB-S方式の高度化では、上述の３つの変調方式に、16APSK(Amplitude Phase Shift Keying)、及び32APSKを加えた５つの変調方式の中から、主信号のシンボルをディジタル変調する変調方式を選択可能とすることが検討されている。
ここで、ディジタル変調を含む変調では、搬送波を、送信の対象のデータ（信号）に従って変調することにより、変調信号が得られるのであるが、本明細書では、説明の便宜上、搬送波を、送信の対象のデータに従って変調することを、送信の対象のデータを変調するともいう。
橋本明記、鈴木陽一、筋誡久、田中祥次、正源和義、「ISDB-S高度化の一検討」、2007年電子情報通信学会通信総合大会講演論文集，B-3-7, 2007.3
ISDB-S方式を高度化した場合に採用されるパイロット信号は、変調信号に伝送路上で生じる非線形歪みを受信側で補償するために用いられるため、パイロット信号のシンボルは、主信号のシンボルと同一の変調方式でディジタル変調される。したがって、パイロット信号のシンボルも、主信号のシンボルと同様に、複数の変調方式の中から選択された変調方式でディジタル変調される。
一方、ISDB-S方式では、変調信号において、特定の周波数にエネルギー（電力）が集中するのを防止するために、主信号のシンボルに、エネルギー拡散の処理が施されるが、パイロット信号を採用した場合には、そのパイロット信号のシンボルにも、エネルギー拡散の処理を施す必要がある。
エネルギー拡散の処理では、PRBS(Pseudorandom Binary Sequence)の１つである、例えば、M系列(maximal-length sequences)が、所定の値を初期値として発生され、そのM系列が、エネルギー拡散に用いる拡散符号として、シンボルに乗算される。
ところで、拡散符号（の系列）は、初期値が異なれば、異なる系列になるため、パイロット信号のシンボルのエネルギー拡散に用いる拡散符号の初期値が、不適切な値である場合には、受信側で適切な処理を行うことが困難になることがある。
すなわち、例えば、拡散符号の初期値によって、パイロット信号のシンボルをエネルギー拡散して得られるシンボル（エネルギー拡散後のパイロット信号のシンボル）の変調信号のPAPR(Peak-to-Average Power Ratio)は変化する。そして、パイロット信号のPAPRが小となるような拡散符号の初期値が採用された場合、受信側では、PAPRが小さいパイロット信号によっては、PAPRが大の主信号に伝送路上で生じる非線形歪みを、受信側で適切に補償することができないことが生じ得る。
一方、PAPRが大である場合には、変調信号に生じる非線形歪みにより、変調信号の周波数帯域が拡がって、周波数帯域の使用効率が劣化することがあり得る。
また、例えば、拡散符号の初期値によっては、エネルギー拡散後のパイロット信号のシンボルが取り得るシンボル値が不均一に出現する。このように、パイロット信号が取り得るシンボル値が不均一に出現する場合、受信側において、そのようなパイロット信号によっては、伝送路上で生じる主信号のシンボルの非線形歪みを、受信側で適切に補償することができないことが生じ得る。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ディジタル放送において、受信側で適切な処理を行うことができるようにするものである。
本発明の一側面の送信装置は、ディジタル変調を行うことにより得られる変調信号を送信する送信装置において、送信すべき情報である主信号のシンボルと、伝送路上で生じる非線形歪みを受信側で補償するために用いられるパイロット信号のシンボルとを、少なくとも１スロットに含む複数のスロットから構成されるフレームのシンボルをディジタル変調することにより得られる変調信号であって、前記主信号のシンボル、及び前記パイロット信号のシンボルを、複数の変調方式の中から選択された選択変調方式でディジタル変調することにより得られる変調信号を送信する送信装置であり、前記複数の変調方式それぞれに対応付けて、エネルギー拡散に用いる拡散符号としてのPRBS(Pseudorandom Binary Sequence)の初期値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された複数の変調方式に対応付けられた初期値の中から、前記選択変調方式に対応付けられた初期値を選択する選択手段と、前記初期値を用いて、前記拡散符号を発生する発生手段と、前記拡散符号を用いて、前記パイロット信号のシンボルのエネルギー拡散を行う拡散手段とを備える。
本発明の一側面の送信方法は、ディジタル変調を行うことにより得られる変調信号を送信する送信装置の送信方法において、送信すべき情報である主信号のシンボルと、伝送路上で生じる非線形歪みを受信側で補償するために用いられるパイロット信号のシンボルとを、少なくとも１スロットに含む複数のスロットから構成されるフレームのシンボルをディジタル変調することにより得られる変調信号であって、前記主信号のシンボル、及び前記パイロット信号のシンボルを、複数の変調方式の中から選択された選択変調方式でディジタル変調することにより得られる変調信号を送信する送信装置の送信方法であり、前記複数の変調方式それぞれに対応付けて、エネルギー拡散に用いる拡散符号の初期値を記憶する記憶手段に記憶された複数の変調方式に対応付けられた初期値の中から、前記選択変調方式に対応付けられた初期値を選択し、前記初期値を用いて、前記拡散符号を発生し、前記拡散符号を用いて、前記パイロット信号のシンボルのエネルギー拡散を行うステップを含む。
本発明の一側面においては、送信すべき情報である主信号のシンボルと、伝送路上で生じる非線形歪みを受信側で補償するために用いられるパイロット信号のシンボルとを、少なくとも１スロットに含む複数のスロットから構成されるフレームのシンボルをディジタル変調することにより得られる変調信号であって、前記主信号のシンボル、及び前記パイロット信号のシンボルを、複数の変調方式の中から選択された選択変調方式でディジタル変調することにより得られる変調信号が送信される。その際、複数の変調方式に対応付けられた初期値の中から、前記選択変調方式に対応付けられた初期値が選択され、前記初期値を用いて、前記拡散符号が発生される。そして、前記拡散符号を用いて、前記パイロット信号のシンボルのエネルギー拡散が行われる。
本発明の一側面によれば、ディジタル放送において、受信側で適切な処理を行うことができる。
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、明細書又は図面に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、明細書又は図面に記載されていることを確認するためのものである。したがって、明細書又は図面中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。
本発明の一側面の送信装置は、
ディジタル変調を行うことにより得られる変調信号を送信する送信装置（例えば、図３の送信装置１１）において、
送信すべき情報である主信号のシンボルと、伝送路上で生じる非線形歪みを受信側で補償するために用いられるパイロット信号のシンボルとを、少なくとも１スロットに含む複数のスロットから構成されるフレームのシンボルをディジタル変調することにより得られる変調信号であって、前記主信号のシンボル、及び前記パイロット信号のシンボルを、複数の変調方式の中から選択された選択変調方式でディジタル変調することにより得られる変調信号を送信する送信装置であり、
前記複数の変調方式それぞれに対応付けて、エネルギー拡散に用いる拡散符号としてのPRBS(Pseudorandom Binary Sequence)の初期値を記憶する記憶手段（例えば、図４の初期値記憶部１１０）と、
前記選択変調方式に対応付けられた初期値を選択する選択手段（例えば、図４のセレクタ１１６）と、
前記初期値を用いて、前記拡散符号を発生する発生手段（例えば、図４の拡散符号発生部６１）と、
前記拡散符号を用いて、前記パイロット信号のシンボルのエネルギー拡散を行う拡散手段（例えば、図４の拡散部６５）と
を備える。
一側面の送信装置には、
前記初期値を、１フレーム周期、又は１スロット周期で前記発生手段に設定する初期値設定手段（例えば、図４の初期値設定部６３）をさらに設けることができる。
一側面の送信装置には、
前記記憶手段に、初期値を設定することにより、前記記憶手段に記憶された初期値を書き換える記憶値設定手段（例えば、図４の記憶値設定部１１７）をさらに設けることができる。
本発明の一側面の送信方法は、
ディジタル変調を行うことにより得られる変調信号を送信する送信装置（例えば、図３の送信装置１１）の送信方法において、
送信すべき情報である主信号のシンボルと、伝送路上で生じる非線形歪みを受信側で補償するために用いられるパイロット信号のシンボルとを、少なくとも１スロットに含む複数のスロットから構成されるフレームのシンボルをディジタル変調することにより得られる変調信号であって、前記主信号のシンボル、及び前記パイロット信号のシンボルを、複数の変調方式の中から選択された選択変調方式でディジタル変調することにより得られる変調信号を送信する送信装置の送信方法であり、
前記複数の変調方式それぞれに対応付けて、エネルギー拡散に用いる拡散符号の初期値を記憶する記憶手段に記憶された複数の変調方式に対応付けられた初期値の中から、前記選択変調方式に対応付けられた初期値を選択し（例えば、図５のステップＳ１１）、
前記初期値を用いて、前記拡散符号を発生し（例えば、図５のステップＳ１３）、
前記拡散符号を用いて、前記パイロット信号のシンボルのエネルギー拡散を行う（例えば、図５のステップＳ１４）
ステップを含む。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明を適用した放送システム（システムとは、複数の装置が論理的に集合した物をいい、各構成の装置が同一筐体中にあるか否かは問わない）の一実施の形態の構成例を示している。
図１において、放送システムは、送信装置１１と受信装置１２とから構成される。
送信装置１１は、例えば、BSディジタル放送用の送信装置であり、搬送波をシンボルに従ってディジタル変調することにより得られる変調信号を送信する。送信装置１１が送信した変調信号は、図示せぬ衛星で受信され、必要な処理が施されて送信される。
受信装置１２は、例えば、BSディジタル放送用の受信装置であり、送信装置１１から衛星を介して送信されてくる変調信号を受信する。
図２は、図１の送信装置１１が送信する変調信号のフォーマットを示している。
送信装置１１は、複数の変調方式としての、例えば、BPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKの５つの変調方式の中から、搬送波をディジタル変調する変調方式を選択し、その変調方式で、送信対象のシンボルがディジタル変調される。
したがって、送信装置１１は、BPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKの中から選択された変調方式の変調信号を送信する。
ここで、BPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKの中から選択された変調方式を、以下、適宜、選択変調方式ともいう。
送信装置１１は、シンボルを、フレームと呼ばれる単位で送信する。
フレームは、複数としての１２０個のスロット#1ないし#120からなる。
スロット#i(i=1,2,・・・,120)は、その先頭から、ユニークな同期信号Syncの24シンボル、パイロット信号Pの32シンボル、及び、66セットの主信号Data#nの136シンボルとTMCC(Transmission Multiplexing Configuration Control)信号Tの4シンボルとのセットが順次配置されて構成されており、したがって、9296(=24+32+(136+4)×66)シンボルからなる。
ここで、図２において、スロットの長さ（スロット周期）は、0.286296ミリ秒になっている。したがって、フレームの長さ（フレーム周期）は、34.3554ミリ秒（＝0.286296ミリ秒×１２０スロット）である。
スロット#iの同期信号Syncのシンボルは、ユニークで既知の、BPSK変調されるシンボルであり、受信装置１２において、同期を確立するのに用いられる。
なお、同期信号Syncには、信号Sync1、及びSync2の２種類がある。フレームを構成する先頭のスロット#1には、信号Sync1のシンボルが配置され、先頭から２番目のスロット#2には、信号Sync2のシンボルが配置される。そして、先頭から３番目以降のスロット#3ないし#120には、信号Sync1のシンボルと、信号Sync2を反転した信号!Sync2のシンボルとが、交互に配置される。
ここで、スロットの先頭に配置される信号Sync1，Sync2、又は!Sync2のシンボルにより、スロットの先頭を検出することができる。また、フレームの先頭のスロット#1に配置される信号Sync1のシンボルと、先頭から２番目のスロット#2に配置される信号Sync2のシンボルとのセットにより、フレームの先頭を検出することができる。
パイロット信号Pのシンボルは、送信装置１１と受信装置１２との間の伝送路上で変調信号に生じる非線形歪みを受信側としての受信装置１２で補償するために用いられ、５つの変調方式であるBPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKのうちの主信号Data#nのシンボルと同一の変調方式（選択変調方式）でディジタル変調される。
ここで、パイロット信号Pの32シンボルとしては、選択変調方式のシンボルが取り得るシンボル値が順次配置される。
すなわち、選択変調方式がBPSKである場合（パイロット信号PのシンボルがBPSK変調される場合）、パイロット信号Pの32シンボルとしては、BPSKのシンボルが取り得る２個のシンボル値である0bと1bとが16回だけ繰り返し配置される。ここで、bは、その前の値が２進数であることを表す。
また、選択変調方式がQPSKである場合、パイロット信号Pの32シンボルとしては、QPSKのシンボルが取り得る４個のシンボル値である00b，01b，10b、及び11bが8回だけ繰り返し配置される。
さらに、選択変調方式が8PSKである場合、パイロット信号Pの32シンボルとしては、8PSKのシンボルが取り得る８個のシンボル値である000b，001b，010b，011b，100b，101b，110b、及び111bが4回だけ繰り返し配置される。
同様に、選択変調方式が16APSKである場合、パイロット信号Pの32シンボルとしては、16APSKのシンボルが取り得る16個のシンボル値である0000bないし1111bが2回だけ繰り返し配置される。また、選択変調方式が32APSKである場合、パイロット信号Pの32シンボルとしては、32APSKのシンボルが取り得る32個のシンボル値である00000bないし11111bが1回だけ配置される。
主信号Data#nのシンボルは、画像データや音声データ等の、送信すべき本来の情報のシンボルであり、５つの変調方式であるBPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKの中から選択された変調方式（選択変調方式）でディジタル変調される。
ここで、主信号Data#nのシンボルの変調方式（選択変調方式）は、例えば、主信号Data#nのデータレート等に基づいて選択される。すなわち、例えば、主信号Data#nのデータレートが低い場合には、BPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKのうちの、例えば、BPSKが選択変調方式として選択される。また、例えば、主信号Data#nのデータレートが高い場合には、BPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKのうちの、例えば、32PPSKが選択変調方式として選択される。
なお、主信号Data#nのシンボルの変調方式は（したがって、パイロット信号Pのシンボルの変調方式も）、スロットごとに選択することができる。
TMCC信号Tは、変調信号における主信号の変調方式や符号化方式等を含む制御情報であり、TMCC信号Tのシンボルは、BPSK変調される。TMCC信号Tのシンボルは、１フレーム単位で復号することができ、受信装置１２では、TMCC信号Tのシンボルの復号によって得られるTMCC信号により、変調信号における主信号Data#nのシンボル（パイロット信号Pのシンボルも）の変調方式を認識して、主信号Data#nを復調することができる。
次に、図３は、図１の送信装置１１の構成例を示すブロック図である。
同期信号出力部３１は、同期信号（図２の信号Sync1，Sync2，!Sync2）を出力する。同期信号出力部３１が出力する同期信号は、マッピング部３６に供給される。
TMCC出力部３２は、TMCC信号を出力する。TMCC出力部３２が出力するTMCC信号は、マッピング部３７に供給される。
主信号出力部３３は、主信号を出力する。主信号出力部３３が出力する主信号は、マッピング部３８に供給される。
パイロット信号出力部３４は、変調方式選択部３５から供給される選択情報が表す選択変調方式に応じて、図２で説明したシンボル値をとるパイロット信号を出力する。パイロット信号出力部３４が出力するパイロット信号は、マッピング部３９に供給される。
変調方式選択部３５は、５つの変調方式であるBPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKの中から、主信号（のシンボル）を変調する変調方式を、選択変調方式として選択する。さらに、変調方式選択部３５は、選択変調方式を表す選択情報を、パイロット信号出力部３４、マッピング部３８及び３９、並びにエネルギー拡散部４２に供給する。
ここで、変調方式選択部３５は、例えば、主信号のビットレートに応じて、そのビットレートの主信号を伝送しうる変調方式を、選択変調方式として選択する。
マッピング部３６は、同期信号出力部３１から供給される同期信号を、搬送波と同相のI成分を表すI軸と、搬送波と直交するQ成分を表すQ軸とで規定されるIQ平面（IQコンスタレーション）上のBPSKの信号点が表すシンボル（シンボル値）にシンボル化し、そのシンボルを、BPSKの信号点にマッピング（変換）して、多重化部４３に供給する。
ここで、BPSKの信号点は２個であり、２（＝２1）個の値（シンボル値）を表すことができるから、同期信号については、同期信号の１ビットが、１個のシンボルにシンボル化される。
マッピング部３７は、TMCC出力部３２から供給されるTMCC信号を、IQ平面上のBPSKの信号点が表すシンボルにシンボル化し、さらに、そのシンボルを、BPSKの信号点にマッピングして、エネルギー拡散部４０に供給する。
ここで、TMCC信号についても、同期信号と同様に、TMCC信号の１ビットが、１個のシンボルにシンボル化される。
マッピング部３８は、主信号出力部３３から供給される主信号を、IQ平面上の、変調方式選択部３５から供給される選択情報が表す選択変調方式の信号点が表すシンボルにシンボル化し、さらに、そのシンボルを、選択変調方式の信号点にマッピングして、エネルギー拡散部４１に供給する。
すなわち、マッピング部３８では、選択変調方式がBPSKである場合には、BPSKの信号点は２個であり、２（＝２1）個の値を表すことができるから、主信号の１ビットが、１個のシンボルにシンボル化される。
また、マッピング部３８では、選択変調方式がQPSKである場合には、QPSKの信号点は４個であり、４(=22)個の値を表すことができるから、主信号の２ビットが、１個のシンボルにシンボル化される。さらに、マッピング部３８では、選択変調方式が8PSKである場合には、8PSKの信号点は８個であり、８(=23)個の値を表すことができるから、主信号の３ビットが、１個のシンボルにシンボル化される。また、マッピング部３８では、選択変調方式が16APSKである場合には、16APSKの信号点は１６個であり、１６(=24)個の値を表すことができるから、主信号の４ビットが、１個のシンボルにシンボル化される。さらに、マッピング部３８では、選択変調方式が32APSKである場合には、32APSKの信号点は３２個であり、３２(=25)個の値を表すことができるから、主信号の５ビットが、１個のシンボルにシンボル化される。
マッピング部３９は、パイロット信号出力部３４から供給されるパイロット信号を、マッピング部３８と同様に、IQ平面上の、変調方式選択部３５から供給される選択情報が表す選択変調方式の信号点が表すシンボルにシンボル化し、さらに、そのシンボルを、選択変調方式の信号点にマッピングして、エネルギー拡散部４１に供給する。
エネルギー拡散部４０は、マッピング部３７から供給されるTMCC信号のシンボル（がマッピングされた信号点のI成分及びQ成分）に、拡散符号としてのPRBS(Pseudorandom Binary Sequence)を用いてエネルギー拡散処理を施し、エネルギー拡散後のTMCC信号のシンボルを、多重化部４３に供給する。
エネルギー拡散部４１は、マッピング部３８から供給される主信号のシンボルに、拡散符号としてのPRBSを用いてエネルギー拡散処理を施し、エネルギー拡散後の主信号のシンボルを、多重化部４３に供給する。
エネルギー拡散部４２は、マッピング部３９から供給されるパイロット信号のシンボルに、拡散符号としてのPRBSを用いてエネルギー拡散処理を施し、エネルギー拡散後のパイロット信号のシンボルを、多重化部４３に供給する。
なお、エネルギー拡散部４２は、エネルギー拡散処理において、初期値を用いて、拡散符号としてのPRBSを発生する。エネルギー拡散部４２において、拡散符号の発生に用いられる初期値は、変調方式選択部３５から供給される選択情報が表す選択変調方式に応じて設定される。
多重化部４３は、マッピング部３６から供給される同期信号のシンボル、エネルギー拡散部４０から供給されるTMCC信号のシンボル、エネルギー拡散部４１から供給される主信号のシンボル、及びエネルギー拡散部４２から供給されるパイロット信号のシンボルを多重化することにより、図２に示したスロット、さらには、複数としての１２０のスロットからなるフレームを構成し、送信フィルタ４４に供給する。
送信フィルタ４４は、多重化部４３からのフレームを構成するシンボルに対して、そのシンボルの系列の周波数帯域を、所定のシンボルレート（図２では、32.47Mbaud）に相当する周波数帯域に制限するためのフィルタリング処理を施し、直交変調部４５に供給する。
直交変調部４５は、所定の搬送波を、送信フィルタ４４からのフレーム（を構成するシンボル）に従ってBPSK変調、QPSK変調、8PSK変調、16APSK変調、又は32APSK変調し、その結果得られる変調信号を、図示せぬ非線形増幅器で増幅等して送信する。
以上のように構成される送信装置１１では、変調方式選択部３５が、５つの変調方式であるBPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKの中から、主信号を変調する変調方式を、選択変調方式として選択し、その選択変調方式を表す選択情報を、パイロット信号出力部３４、マッピング部３８及び３９、並びにエネルギー拡散部４２に供給する。
一方、マッピング部３６は、同期信号出力部３１から供給される同期信号のシンボルを、BPSKの信号点にマッピングして、多重化部４３に供給する。
また、マッピング部３７は、TMCC出力部３２から供給されるTMCC信号のシンボルを、IQ平面上のBPSKの信号点にマッピングし、エネルギー拡散部４０に供給する。さらに、マッピング部３８は、主信号出力部３３から供給される主信号のシンボルを、IQ平面上の、変調方式選択部３５から供給される選択情報が表す選択変調方式の信号点にマッピングし、エネルギー拡散部４１に供給する。
また、マッピング部３９は、パイロット信号出力部３４から供給されるパイロット信号のシンボルを、マッピング部３８と同様に、IQ平面上の、変調方式選択部３５から供給される選択情報が表す選択変調方式の信号点にマッピングし、エネルギー拡散部４２に供給する。
エネルギー拡散部４０は、マッピング部３７から供給されるTMCC信号のシンボルに、エネルギー拡散処理を施し、多重化部４３に供給する。また、エネルギー拡散部４１は、マッピング部３８から供給される主信号のシンボルに、エネルギー拡散処理を施し、多重化部４３に供給する。
エネルギー拡散部４２は、拡散符号の発生に用いる初期値を、変調方式選択部３５から供給される選択情報が表す選択変調方式に応じて設定し、その初期値を用いて、拡散符号を発生する。さらに、エネルギー拡散部４２は、拡散符号を用いて、マッピング部３９から供給されるパイロット信号のシンボルに、エネルギー拡散処理を施し、多重化部４３に供給する。
多重化部４３は、マッピング部３６から供給される同期信号のシンボル、エネルギー拡散部４０から供給されるTMCC信号のシンボル、エネルギー拡散部４１から供給される主信号のシンボル、及びエネルギー拡散部４２から供給されるパイロット信号のシンボルを多重化することにより、図２に示したスロット、さらには、フレームを構成し、送信フィルタ４４を介して、直交変調部４５に供給する。
直交変調部４５は、多重化部４３からのフレームを構成するシンボルを、BPSK、QPSK、8PSK、16APSK、又は32APSKでディジタル変調し、その結果得られる変調信号を増幅等して送信する。
図４は、図３のエネルギー拡散部４２の構成例を示している。
エネルギー拡散部４２は、拡散符号発生部６１、初期値出力部６２、初期値設定部６３、レベル変換部６４、及び拡散部６５から構成され、上述したように、マッピング部３９から供給されるパイロット信号のシンボルに、エネルギー拡散処理を施す。
すなわち、拡散符号発生部６１は、１５個のセレクタ１０１1ないし１０１15、１５個のラッチ回路(D)１０２1ないし１０２15、及び１つのEXORゲート１０３から構成され、拡散符号として、既約多項式X15+X14+1で表される１５次のM系列(maximal-length sequences)を発生し、レベル変換部６４に供給する。
具体的には、拡散符号発生部６１は、１５セットのセレクタ１０１k(k=1,2,・・・,15)とラッチ回路１０２kとのセットがシリーズに接続され、さらに、最終段のラッチ回路１０２15がラッチしている値と、その１つ前段のラッチ回路１０２14がラッチしている値とが、EXORゲート１０３を介して、先頭のセレクタ１０１1にフィードバックされるように構成されている。
セレクタ１０１kは、第１と第２の入力端子を有し、第１の入力端子には、初期値出力部６２から、M系列の初期値が供給され、第２の入力端子には、前段のラッチ回路１０２k-1がラッチしている値（但し、先頭のセレクタ１０１1については、EXORゲート１０３の出力）が供給されるようになっている。
また、セレクタ１０１kには、初期値設定部６３から、初期化信号が供給されるようになっている。
セレクタ１０１kは、初期値設定部６３から初期化信号に従い、初期値出力部６２から第１の入力端子に供給されるM系列の初期値のうちの１ビット、又は、前段のラッチ回路１０２k-1（但し、先頭のセレクタ１０１1については、EXORゲート１０３）から第２の入力端子に供給される、前段のラッチ回路１０２k-1がラッチしている１ビットの値（但し、先頭のセレクタ１０１1については、EXORゲート１０３の１ビットの出力）を選択し、後段のラッチ回路１０２kに供給する。
ラッチ回路１０２kは、前段のセレクタ１０１kから供給される値をラッチし、後段のセレクタ１０１k+1の第２の入力端子に供給する。但し、最終段のラッチ回路１０２15は、ラッチしている値を、EXORゲートの２つの入力端子のうちの一方の入力端子に供給するとともに、拡散符号として、レベル変換部６４に供給する。
EXORゲート１０３では、上述したように、その２つの入力端子のうちの一方の入力端子に、最終段のラッチ回路１０２15がラッチしている値が供給される他、他方の入力端子に、最終段のラッチ回路１０２15の前段のラッチ回路１０２14がラッチしている値が供給されるようになっている。
EXORゲート１０３は、一方の入力端子に供給される、ラッチ回路１０２15がラッチしている値と、他方の入力端子に供給される、ラッチ回路１０２14がラッチしている値の排他的論理和を演算し、その演算結果を、先頭のセレクタ１０１1の第２の入力端子に供給する。
ここで、セレクタ１０１kは、初期値設定部６３から初期化信号が、H(High)又はL(Low)レベルのうちの、例えば、一方のレベルであるLレベルのとき、前段のラッチ回路１０２k-1から第２の入力端子に供給される、前段のラッチ回路１０２k-1がラッチしている値（但し、先頭のセレクタ１０１1については、EXORゲート１０３から第２の入力端子に供給される、EXORゲート１０３の出力）を選択し、後段のラッチ回路１０２kに供給する。
また、初期値設定部６３から初期化信号が、H又はLレベルのうちの、他方のレベルであるHレベルのとき、初期値出力部６２から第１の入力端子に供給される、M系列の初期値を選択し、後段のラッチ回路１０２kに供給する。これにより、ラッチ回路１０２1ないし１０２15がラッチする値は、M系列の初期値に初期化される。
初期値出力部６２は、初期値記憶部１１０、セレクタ１１６、及び記憶値設定部１１７から構成され、複数の変調方式としてのBPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKのそれぞれに対応付けられた拡散符号の初期値の中から、選択変調方式に対応付けられた初期値を選択して、拡散符号発生部６１に供給する。
すなわち、初期値記憶部１１０は、BPSK用初期値記憶部１１１、QPSK用初期値記憶部１１２、8PSK用初期値記憶部１１３、16APSK用初期値記憶部１１４、及び32APSK用初期値記憶部１１５から構成され、BPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKのそれぞれに対応付けて、拡散符号の初期値を記憶する。
ここで、BPSK用初期値記憶部１１１は、選択変調方式がBPSKである場合に、拡散符号の初期値として用いられる１５ビットの値（BPSK用初期値）を記憶する。QPSK用初期値記憶部１１２は、選択変調方式がQPSKである場合に、拡散符号の初期値として用いられる１５ビットの値（QPSK用初期値）を記憶し、8PSK用初期値記憶部１１３は、選択変調方式が8PSKである場合に、拡散符号の初期値として用いられる１５ビットの値（8PSK用初期値）を記憶する。同様に、16APSK用初期値記憶部１１４は、選択変調方式が16APSKである場合に、拡散符号の初期値として用いられる１５ビットの値（16APSK用初期値）を記憶し、32APSK用初期値記憶部１１５は、選択変調方式が32APSKである場合に、拡散符号の初期値として用いられる１５ビットの値（32APSK用初期値）を記憶する。
セレクタ１１６には、変調方式選択部３５（図３）から選択情報が供給されるようになっている。
セレクタ１１６は、変調方式選択部３５からの選択情報が表す選択変調方式に基づき、その選択変調方式に対応付けられた初期値を選択し、拡散符号発生部６１に出力する。
すなわち、セレクタ１１６は、選択変調方式がBPSKである場合には、BPSK用初期値記憶部１１１に記憶されたBPSK用初期値を選択する。また、セレクタ１１６は、選択変調方式がQPSKである場合には、QPSK用初期値記憶部１１２に記憶されたQPSK用初期値を選択し、選択変調方式が8PSKである場合には、8PSK用初期値記憶部１１３に記憶された8PSK用初期値を選択する。さらに、セレクタ１１６は、選択変調方式が16APSKである場合には、16APSK用初期値記憶部１１４に記憶された16APSK用初期値を選択し、選択変調方式が32APSKである場合には、32APSK用初期値記憶部１１５に記憶された32APSK用初期値を選択する。
記憶値設定部１１７は、外部からの指令に応じて、初期値記憶部１１０を構成するBPSK用初期値記憶部１１１、QPSK用初期値記憶部１１２、8PSK用初期値記憶部１１３、16APSK用初期値記憶部１１４、及び32APSK用初期値記憶部１１５に対して、それぞれ、BPSK用初期値、QPSK用初期値、8PSK用初期値、16APSK用初期値、及び32APSK用初期値となる１５ビットの値を設定する。
したがって、BPSK用初期値記憶部１１１、QPSK用初期値記憶部１１２、8PSK用初期値記憶部１１３、16APSK用初期値記憶部１１４、及び32APSK用初期値記憶部１１５に記憶されたBPSK用初期値、QPSK用初期値、8PSK用初期値、16APSK用初期値、及び32APSK用初期値のそれぞれは、外部からの指令によって書き換えることができる。
なお、外部からの指令は、例えば、送信装置１１を制御する制御用マイクロコンピュータ（図示せず）から与えることができる。
初期値設定部６３は、カウンタ１２１から構成され、拡散符号発生部６１が有するラッチ回路１０２1ないし１０２15の値を、初期値出力部６２のセレクタ１１６が出力する初期値に設定する。
すなわち、カウンタ１２１は、シンボルに同期したクロックをカウントし、そのカウント値が、例えば、フレーム周期に相当する値となると、カウント値をリセットし、所定のクロックをカウントすることを繰り返す。
初期値設定部６３は、カウンタ１２１のカウント値がリセットされるときを除いて、Lレベルの初期化信号を、拡散符号発生部６１のセレクタ１０１1ないし１０１15に供給する。また、初期値設定部６３は、カウンタ１２１のカウント値がリセットされるときに、Hレベルの初期化信号を、拡散符号発生部６１のセレクタ１０１1ないし１０１15に供給し、これにより、フレーム周期（フレームの先頭）で、初期値出力部６２が出力する初期値を、拡散符号発生部６１のラッチ回路１０２1ないし１０２15に設定する。
ここで、初期値出力部６２が出力する初期値は、上述したように、１５ビットの値であるが、その１５ビットの値のMSB(Most Significant Bit)からkビット目が、セレクタ１０１kを介して、ラッチ回路１０２kに設定される。
なお、カウンタ１２１において、カウント値のリセットは、カウント値が、フレーム周期に相当する値となったときではなく、スロット周期に相当する値になったときに行うことができる。この場合、初期値出力部６２が出力する初期値は、スロット周期（スロットの先頭）で、拡散符号発生部６１のラッチ回路１０２1ないし１０２15に設定される。
レベル変換部６４は、拡散符号発生部６１（のラッチ回路１０２15）から供給される拡散符号（のビット）のレベル変換を行い、拡散部６５に供給する。
すなわち、レベル変換部６４は、拡散符号発生部６１から供給される拡散符号（のビット）が0又は1のうちの1である場合、その1であるビットを-1にレベル変換し、拡散部６５に供給する。また、レベル変換部６４は、拡散符号発生部６１から供給される拡散符号（のビット）が0又は1のうちの0である場合、その0であるビットを1(+1)にレベル変換し、拡散部６５に供給する。
拡散部６５は、演算部１３１及び１３２から構成され、マッピング部３９（図３）から供給されるパイロット信号のシンボルに対して、レベル変換部６４からのレベル変換後の拡散符号を乗算することにより、パイロット信号のシンボルのエネルギー拡散を行う。
すなわち、演算部１３１には、パイロット信号のシンボル（がマッピングされた信号点）のI成分が供給され、演算部１３２には、パイロット信号のシンボル（がマッピングされた信号点）のQ成分が供給される。
演算部１３１は、パイロット信号のシンボルのI成分と、レベル変換部６４からの拡散符号を乗算し、その結果得られる値を、エネルギー拡散後のシンボルのI成分(I')として、多重化部４３（図３）に供給する。
演算部１３２は、パイロット信号のシンボルのQ成分と、レベル変換部６４からの拡散符号を乗算し、その結果得られる値を、エネルギー拡散後のシンボルのQ成分(Q')として、多重化部４３（図３）に供給する。
次に、図５のフローチャートを参照して、図４のエネルギー拡散部４２で行われる、パイロット信号のシンボルを対象としたエネルギー拡散処理について説明する。
エネルギー拡散部４２には、変調方式選択部３５（図３）から、選択情報が供給され、その選択情報は、初期値出力部６２のセレクタ１１６に供給される。
セレクタ１１６は、ステップＳ１１において、初期値記憶部１１０に記憶された初期値の中から、変調方式選択部３５からの選択情報が表す選択変調方式に対応付けられた初期値を選択し、拡散符号発生部６１に供給する。
一方、初期値設定部６３では、カウンタ１２１が、クロックをカウントし、そのカウント値が、フレーム周期に相当する値となると、カウント値をリセットし、所定のクロックをカウントすることを繰り返している。初期値設定部６３は、カウンタ１２１のカウント値がリセットされるときを除いて、Lレベルの初期化信号を、拡散符号発生部６１に供給する。
そして、カウンタ１２１のカウント値がリセットされると、処理は、ステップＳ１１からステップＳ１２に進み、初期値設定部６３は、Hレベルの初期化信号を、拡散符号発生部６１に供給し、これにより、フレームの先頭で、初期値出力部６２が出力する初期値を、拡散符号発生部６１のラッチ回路１０２1ないし１０２15に設定する。
その後、処理は、ステップＳ１２からステップＳ１３に進み、拡散符号発生部６１は、直前のステップＳ１２でラッチ回路１０２1ないし１０２15に設定された初期値を用いてのM系列の発生を開始し、処理は、ステップＳ１４に進む。
ここで、ステップＳ１３で発生が開始されたM系列は、拡散符号発生部６１からレベル変換部６４を介して、拡散部６５に供給される。
ステップＳ１４では、拡散部６５が、直前のステップＳ１３で発生が開始され、拡散符号発生部６１からレベル変換部６４を介して順次供給されるM系列を、マッピング部３９からのパイロット信号のシンボルに乗算することを開始することにより、パイロット信号のシンボルのエネルギー拡散を行い、エネルギー拡散後のパイロット信号のシンボルを、多重化部４３（図３）に供給する。
そして、処理は、ステップＳ１４からステップＳ１１に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。
なお、図５では、初期値出力部６２が出力する初期値を、フレームの先頭のタイミングで、拡散符号発生部６１のラッチ回路１０２1ないし１０２15に設定することとしたが、初期値出力部６２が出力する初期値の、ラッチ回路１０２1ないし１０２15への設定は、その他、上述したように、スロットの先頭のタイミングで行うことが可能である。
次に、図６は、図１の受信装置１２の構成例を示すブロック図である。
直交復調部２０１には、送信装置１１からの変調信号が供給される。直交復調部２０１は、送信装置１１からの変調信号に対して、送信装置１１で用いられる搬送波と（理想的には）同一の搬送波を乗算することにより、変調信号を、I成分とQ成分とからなる、図３で説明したフォーマットの復調信号に、直交復調し、同期部２０２に供給する。
同期部２０２は、直交復調部２０１からの復調信号における同期信号のシンボルに基づき、シンボル同期、フレーム同期、搬送波同期等の同期を確立し、同期のとれた復調信号を、誤り訂正復号部２０５に供給する。
さらに、同期部２０２は、同期の確立後、フレーム又はスロットの先頭を表す同期パルスを、エネルギー逆拡散部２０３に供給する。
また、同期部２０２は、復調信号から、パイロット信号のシンボルを抽出し、エネルギー逆拡散部２０３に供給する。
エネルギー逆拡散部２０３には、上述したように、同期部２０２からパイロット信号のシンボル、及び同期パルスが供給される他、誤り訂正復号部２０５から、復調信号から得たTMCC信号に基づいて認識することができる、主信号、及びパイロット信号のシンボルの変調方式（選択変調方式）を表す選択信号が供給されるようになっている。
エネルギー逆拡散部２０３は、誤り訂正復号部２０５からの選択情報が表す選択変調方式に基づき、同期部２０２からのパイロット信号のシンボルに対して、同期部２０２からの同期パルスに同期したエネルギー逆拡散処理を施し、エネルギー逆拡散後のパイロット信号のシンボルを、非線形歪み計算部２０４に供給する。
非線形歪み計算部２０４は、エネルギー逆拡散部２０３からのパイロット信号のシンボルを用いて、送信装置１１と受信装置１２との間の伝送路上で変調信号におけるパイロット信号、ひいては、主信号のシンボルに生じる非線形歪みを計算し、その計算結果を、誤り訂正復号部２０５に供給する。
誤り訂正復号部２０５は、同期部２０２から供給される復調信号にエネルギー逆拡散処理を施す。さらに、誤り訂正復号部２０５は、エネルギー逆拡散後の復調信号から、TMCC信号を復号し、そのTMCC信号に基づいて、主信号、及びパイロット信号のシンボルの変調方式（選択変調方式）を認識する。そして、誤り訂正復号部２０５は、選択変調方式を表す選択信号を、エネルギー逆拡散部２０３に供給する。
また、誤り訂正復号部２０５は、非線形歪み計算部２０４からの非線形歪みの計算結果を用いて、エネルギー逆拡散後の復調信号における主信号のシンボルに生じている非線形歪みの補償を行い、さらに、非線形歪みの補償後の主信号のシンボルの最尤復号等を行うことにより、主信号の誤り訂正を行って出力する。
以上のように構成される受信装置１２では、直交復調部２０１が、送信装置１１からの変調信号の直交復調を行い、その結果得られる復調信号を、同期部２０２に供給する。
同期部２０２は、直交復調部２０１からの復調信号における同期信号のシンボルに基づき、同期を確立し、同期のとれた復調信号を、誤り訂正復号部２０５に供給するとともに、同期パルスを、エネルギー逆拡散部２０３に供給する。また、同期部２０２は、復調信号から、パイロット信号のシンボルを抽出し、エネルギー逆拡散部２０３に供給する。
誤り訂正復号部２０５は、同期部２０２からの復調信号から、TMCC信号を復号し、そのTMCC信号に基づいて、主信号、及びパイロット信号のシンボルの変調方式（選択変調方式）を認識して、その選択変調方式を表す選択信号を、エネルギー逆拡散部２０３に供給する。
エネルギー逆拡散部２０３は、誤り訂正復号部２０５からの選択情報が表す選択変調方式に基づき、同期部２０２からのパイロット信号のシンボルに対して、同期部２０２からの同期パルスに同期したエネルギー逆拡散処理を施し、エネルギー逆拡散後のパイロット信号のシンボルを、非線形歪み計算部２０４に供給する。
非線形歪み計算部２０４は、エネルギー逆拡散部２０３からのパイロット信号のシンボルを用いて、主信号のシンボルに生じる非線形歪みを計算し、その計算結果を、誤り訂正復号部２０５に供給する。
誤り訂正復号部２０５は、非線形歪み計算部２０４からの非線形歪みの計算結果を用いて、復調信号における主信号のシンボルに生じている非線形歪みの補償を行い、さらに、非線形歪みの補償後の主信号のシンボルの最尤復号等を行うことにより、主信号の誤り訂正を行って出力する。
誤り訂正復号部２０５が出力する主信号としての、例えば、画像データや音声データは、図示せぬディスプレイやスピーカに供給されて、対応する画像が表示され、また、対応する音声が出力される。
次に、図７は、図６のエネルギー逆拡散部２０３の構成例を示すブロック図である。
エネルギー逆拡散部２０３は、拡散符号発生部２６１、初期値出力部２６２、初期値設定部２６３、レベル変換部２６４、及び拡散部２６５から構成され、同期部２０２（図６）から供給されるパイロット信号のシンボルに、エネルギー逆拡散処理を施す。
すなわち、拡散符号発生部２６１、初期値出力部２６２、初期値設定部２６３、レベル変換部２６４、及び拡散部２６５は、図４のエネルギー拡散部４２における拡散符号発生部６１、初期値出力部６２、初期値設定部６３、レベル変換部６４、及び拡散部６５とそれぞれ同様に構成され、同期部２０２（図６）から供給されるパイロット信号のシンボルに対して、図４のエネルギー拡散部４２が行うエネルギー拡散処理と同様のエネルギー逆拡散処理を施す。
したがって、図７のエネルギー逆拡散部２０３では、拡散符号発生部２６１が、図４の拡散符号発生部６１と同様にして、拡散符号として、既約多項式X15+X14+1で表される１５次のM系列を発生し、レベル変換部２６４に供給する。
レベル変換部２６４は、拡散符号発生部２６１から供給される拡散符号（のビット）のレベル変換を行い、拡散部２６５に供給する。
拡散部２６５には、レベル変換部２６４から拡散符号が供給される他、同期部２０２（図６）からパイロット信号のシンボル（送信装置１１でエネルギー拡散がされたパイロット信号のシンボル）のI成分(I')及びQ成分(Q')が供給される。
拡散部２６５は、同期部２０２（図６）から供給されるパイロット信号のシンボルI成分(I')及びQ成分(Q')に対して、レベル変換部２６４からのレベル変換後の拡散符号を乗算することにより、パイロット信号のシンボルのエネルギー逆拡散を行う。そして、拡散部２６５は、エネルギー逆拡散後のパイロット信号のシンボルのI成分及びQ成分を、非線形歪み計算部２０４（図６）に供給する。
一方、初期値出力部２６２は、図４の初期値出力部６２と同様に、BPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKのそれぞれに対応付けて、拡散符号としての１５次のM系列の初期値を記憶している。
そして、初期値出力部２６２には、誤り訂正復号部２０５（図６）から選択情報が供給されるようになっており、初期値出力部２６２は、誤り訂正復号部２０５（図６）からの選択情報が表す選択変調方式、すなわち、変調信号における主信号、及びパイロット信号のシンボルをディジタル変調した変調方式に対応付けられた初期値を選択し、拡散符号発生部２６１に出力する。
また、初期値設定部２６３には、同期部２０２から同期パルスが供給されるようになっている。初期値設定部２６３は、同期部２０２の同期パルスに同期して、カウント値をリセットしながら、図４の初期値設定部２６３と同様に、拡散符号発生部２６１に対して、初期化信号を出力することにより、フレームの先頭、又はスロットの先頭で、初期値出力部２６２が出力する初期値を、拡散符号発生部２６１が発生するM系列の初期値に設定する。
なお、初期値出力部２６２には、外部から指令を与えることにより、図４の初期値出力部６２の場合と同様に、初期値出力部２６２が記憶している、BPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKのそれぞれに対応付けられた拡散符号の初期値を書き換えることができるようになっている。初期値出力部２６２に対する外部からの指令は、例えば、受信装置１２を制御する制御用マイクロコンピュータ（図示せず）から与えることができる。
すなわち、例えば、送信装置１１が、受信装置１２の制御用ソフトウェアのバージョンアップ版を送信し、受信装置１２が、そのバージョンアップ版の制御用ソフトウェアをダウンロードする。そして、受信装置１２において、制御用マイクロコンピュータに、バージョンアップ版の制御用ソフトウェアを実行させ、初期値出力部２６２が記憶している拡散符号の初期値を書き換えさせることができる。
以上のように、送信装置１１では、主信号のシンボルと、パイロット信号のシンボルとを、少なくとも１スロットに含む１２０個のスロットから構成されるフレームのシンボルをディジタル変調することにより得られる変調信号であって、主信号のシンボル、及びパイロット信号のシンボルを、５個の変調方式であるBPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKの中から選択された選択変調方式でディジタル変調することにより得られる変調信号が送信される。
そして、送信装置１１において、変調信号の送信にあたって行われる、パイロット信号のシンボルのエネルギー拡散では、BPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKのそれぞれに対応付けられた拡散符号の初期値の中から、選択変調方式に対応付けられた初期値が選択され、その初期値を用いて、エネルギー拡散に用いられる拡散符号が発生される。
したがって、BPSK，QPSK，8PSK，16APSK、又は32APSKでディジタル変調が行われる場合に、パイロット信号のシンボルのエネルギー拡散に用いる拡散符号の初期値として、適切な値を用いることができ、その結果、受信装置１２において、パイロット信号を用いて適切な処理を行うことができる。
すなわち、BPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKの各変調方式に対して、例えば、エネルギー拡散後のパイロット信号のシンボルの変調信号のPAPRが大（最大を含む）となる拡散符号の初期値を対応付けて記憶しておくことにより、BPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKのうちのいずれが選択変調方式として選択された場合であっても、パイロット信号の（シンボルの変調信号の）PAPRを大とすることができる。
その結果、受信装置１２では、そのようなPAPRが大のパイロット信号によって、主信号について伝送路上で生じる非線形歪みを、その主信号の（シンボルの変調信号の）PAPRが大であっても、適切に補償することができる。
また、BPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKの各変調方式に対して、例えば、エネルギー拡散後のパイロット信号のシンボルが取り得るシンボル値を均一に出現させる拡散符号の初期値を対応付けて記憶しておくことにより、BPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKのいずれが選択変調方式として選択された場合であっても、その選択変調方式のパイロット信号のシンボルが取り得るシンボル値のそれぞれについて、伝送路上で生じる非線形歪みを求めることが可能となる。
その結果、受信装置１２では、選択変調方式でディジタル変調された主信号のシンボルについて、伝送路上で生じる非線形歪みを、シンボル値にかかわらず、適切に補償することが可能となる。
以上のような、BPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKの各変調方式に対して、エネルギー拡散後のパイロット信号のシンボルの変調信号のPAPRが大となる拡散符号の初期値や、エネルギー拡散後のパイロット信号のシンボルが取り得るシンボル値を均一に出現させる拡散符号の初期値は、例えば、シミュレーションによって求めることができる。
ここで、以下、適宜、PAPRが大となる初期値や、シンボル値を均一に出現させる初期値等を求めるシミュレーションを、初期値算出シミュレーションという。
以下、図８ないし図１３を参照して、本件発明者が行った初期値算出シミュレーションの結果について説明する。
図８は、初期値算出シミュレーションで採用した32APSKの３２個の信号点の、IQ平面上の配置を示している。
図８において、黒で塗りつぶされた丸印（●印）は、信号点を表しており、信号点に近接した位置にある数字は、その信号点に割り当てられたシンボル値を１０進数で表している。
いま、信号点を、その信号点に近接した位置にある１０進数の数字nを用いて、信号点#nと表すこととすると、送信装置１１では、シンボル値が１０進数でnのシンボルが、信号点#nにマッピングされる。したがって、例えば、シンボル値が２進数で01011b(=11)のシンボルは、信号点#11にマッピングされる。
図９は、32APSKを選択変調方式とした場合の、エネルギー拡散前と、エネルギー拡散後のパイロット信号のシンボルを表す信号点を示している。
すなわち、初期値算出シミュレーションでは、１５次のM系列の初期値として取り得る215通りの初期値それぞれについて、その初期値を用いて、拡散符号としての１５次のM系列を発生し、BPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKの各変調方式について、その変調方式の各信号点それぞれにマッピングされたシンボルの、拡散符号を用いたエネルギー拡散を行って、エネルギー拡散後のシンボルの信号点を求めた。
さらに、初期値算出シミュレーションでは、送信装置１１の送信フィルタ４４（図３）として、シンボルレートの２倍のオーバサンプリングをし、ルートコサインロールオフのロールオフ率が0.20のフィルタを採用した場合の変調信号のPAPRを求めた。
図９は、32APSKの３２個の信号点と、その３２個の信号点それぞれにマッピングされたシンボルの、エネルギー拡散後の信号点とを示している。
すなわち、図９上は、変調信号のPAPRが最小になったときの信号点を示しており、図９下は、変調信号のPAPRが最大になったときの信号点を示している。
なお、初期値算出シミュレーションにおいては、M系列の初期値を１０進数で4963としたときに、変調信号のPAPRが最小になり（図９上）、M系列の初期値を１０進数で5662としたときに、変調信号のPAPRが最大になった（図９下）。
また、図９において、「送出シンボル番号」は、エネルギー拡散の対象の、１スロットに配置される32APSKの３２シンボルp0ないしp31を表し、「拡散前信号点」は、シンボルp#m(m=0,1,・・・,31)がマッピングされた32APSKの信号点を表す。さらに、「拡散符号」は、シンボルp#mのエネルギー拡散に用いられた拡散符号（の値）を表し、「拡散後信号点」は、シンボルp#mのエネルギー拡散後のシンボルの信号点を表す。
図９上と図９下のそれぞれによれば、エネルギー拡散により、あるシンボルp#mの信号点から、次のシンボルp#m+1の信号点への遷移（信号点遷移）が、エネルギー拡散の前と後とで変化し、さらに、図９上と図９下とを比較することにより、拡散符号としてのM系列の初期値が異なると、信号点遷移も異なることが分かる。
エネルギー拡散後において、IQ平面の原点付近を通過するような信号点遷移、特に、図８の信号点の配置において、最外周にある信号点が、IQ平面の原点付近を通過するような信号点遷移が発生すると、送信フィルタ４４の処理でオーバシュートが発生する。そして、そのオーバシュートにより、変調信号のピーク電力が大となり、ひいては、PAPRも大となる。
また、IQ平面の原点に対して対称な位置関係にある２つの信号点のシンボルのエネルギー拡散に用いられる拡散符号が一致しない場合には、例えば、その２つの信号点のうちの一方側に、エネルギー拡散後のシンボルの信号点が偏り、エネルギー拡散後の32APSKのシンボルが取り得る３２通りのシンボル値の中で、出現しないシンボル値が生じる。
そして、図９によれば、拡散符号としてのM系列の初期値が異なると、エネルギー拡散後の32APSKのシンボルが取り得る３２通りのシンボル値の中で、出現しないシンボル値（「拡散後信号点」）が異なり、さらに、エネルギー拡散後の32APSKのシンボルが取り得る３２通りのシンボル値の中で、出現するシンボル値（「拡散後信号点」）の数（以下、適宜、送出信号点数という）が異なることが分かる。
図１０は、32APSKを選択変調方式とした場合の、送信フィルタ４４（図３）の出力をプロットしたガウス平面（IQ平面）（IQコンスタレーション）を示している。
なお、図１０上は、M系列の初期値を１０進数で4963として、変調信号のPAPRが最小になった場合（図９上）の送信フィルタ４４の出力を示している。また、図１０下は、M系列の初期値を１０進数で5662として、変調信号のPAPRが最大になった場合（図９下）の送信フィルタ４４の出力を示している。
PAPRが最小の場合の図９上において、「送出シンボル番号」がp10,p11,p12であるときの「拡散後信号点」は、それぞれ、信号点#10,#11,#10となっており、信号点遷移は、図１０上に示すように、同一象限に隣接して存在する信号点#10と#11との間の遷移になっている。
一方、PAPRが最大の場合の図９下において、「送出シンボル番号」がp10,p11,p12であるときの「拡散後信号点」は、それぞれ、信号点#12,#11,#10となっており、図１０下に示すように、信号点#12から信号点#11への、I軸をまたぐ信号点遷移が存在する。その結果、次の、信号点#11から信号点#10への信号点遷移において、オーバシュートが発生し、変調信号のPAPRが大になる。
図１１は、32APSKを選択変調方式として、各初期値（１５ビットのM系列の全215通りの初期値）を用いて発生した拡散符号でエネルギー拡散を行ったパイロット信号についてのPAPR、及び送出信号点数を示している。
すなわち、図１１上は、拡散符号の初期値と、その初期値を採用した場合の、パイロット信号についてのPAPRとの関係を示している。また、図１１下は、拡散符号の初期値と、その初期値を採用した場合の、パイロット信号についての送出信号点数との関係を示している。
図１２は、16APSKを選択変調方式として、各初期値（１５ビットのM系列の全215通りの初期値）を用いて発生した拡散符号でエネルギー拡散を行ったパイロット信号についてのPAPR、及び送出信号点数を示している。
すなわち、図１２上は、拡散符号の初期値と、その初期値を採用した場合の、パイロット信号についてのPAPRとの関係を示している。また、図１２下は、拡散符号の初期値と、その初期値を採用した場合の、パイロット信号についての送出信号点数との関係を示している。
図１１、又は図１２によれば、PAPR及び送出信号点数は、いずれも、初期値に依存する（初期値によって異なる）ことが分かる。また、図１１、及び図１２によれば、PAPR及び送出信号点数は、変調方式に依存することが分かる。
したがって、送信装置１１において、BPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKのそれぞれに拡散符号の初期値を対応付けておくことにより、BPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKのそれぞれが選択変調方式として選択された場合に、その選択変調方式でディジタル変調されたパイロット信号のPAPRを大にすることや、送出信号点数を大にすること（シンボルが取り得るシンボル値を均一に出現させること）等が可能となる。
すなわち、初期値算出シミュレーションでは、BPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKの各変調方式に対して、PAPRを最大にする初期値を求め、送信装置１１及び受信装置１２に記憶させておくことができる。また、初期値算出シミュレーションでは、BPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKの各変調方式に対して、送出信号点数を最大にする初期値を求め、送信装置１１及び受信装置１２に記憶させることができる。
その他、初期値算出シミュレーションでは、BPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKの各変調方式に対して、PAPRをより大にする初期値であって、かつ、送出信号点数をより大にする（シンボルが取り得るシンボル値をより均一に出現させる）初期値を求め、送信装置１１及び受信装置１２に記憶させることができる。
なお、初期値算出シミュレーションでは、0は、拡散符号の初期値の対象から除外される。拡散符号の初期値として0を採用した場合、送出信号点数は最大となるが、初期値が0の拡散符号は、エネルギー拡散（エネルギー逆拡散）の対象のシンボルを、そのままとするだけであり、拡散符号として機能しないためである。
ここで、PAPRをより大にする初期値であって、かつ、送出信号点数をより大にする初期値としては、PAPRを最大にする初期値であって、かつ、送出信号点数を最大にする初期値が存在すれば、その初期値が最適である。しかしながら、そのような初期値が存在しない場合には、PAPRを大にする初期値であって、かつ、送出信号点数を大にする初期値の中から、PAPRと送出信号点数とを必要に応じてバランスさせた初期値を採用することが望ましい。
なお、PAPRが大である場合には、送信装置１１（図３）の直交変調部４５で行われる、非線形増幅器による変調信号の増幅によって生じる非線形歪みにより、変調信号の周波数帯域が拡がって、周波数帯域の使用効率が劣化することがあり得る。
また、変調信号に生じる非線形歪みが問題となるのは、例えば、APSKやQAM(Quadrature Amplitude Modulation)等の、変調信号の振幅が一定でない振幅可変変調方式が選択変調方式として選択された場合である。他方、例えば、BPSKやQPSK等の、変調信号の振幅が一定の振幅一定変調方式が選択変調方式として選択された場合には、変調信号に生じる非線形歪みが問題となることは少ない。
そこで、選択変調方式として選択され得る複数の変調方式（以下、適宜、選択対象の複数の変調方式という）が、振幅可変変調方式のみである場合には、拡散符号の初期値として、PAPRをより大にする初期値（あるいは、PAPRをより大にする初期値であって、かつ、送出信号点数をより大にする初期値）を採用することができる。
また、選択対象の複数の変調方式が、振幅一定変調方式のみである場合には、拡散符号の初期値として、PAPRをより小にする初期値（あるいは、PAPRをより小にする初期値であって、かつ、送出信号点数をより大にする初期値）を採用することができる。
さらに、選択対象の複数の変調方式の中に、振幅可変変調方式と、振幅一定変調方式とが混在する場合には、振幅可変変調方式については、PAPRをより大にする初期値（あるいは、PAPRをより大にする初期値であって、かつ、送出信号点数をより大にする初期値）を採用することができる。また、振幅一定変調方式については、PAPRをより小にする初期値（あるいは、PAPRをより小にする初期値であって、かつ、送出信号点数をより大にする初期値）を採用することができる。
図１３は、本件発明者が行った初期値算出シミュレーションによって求められた初期値を示している。
すなわち、図１３上は、BPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKのそれぞれについて求められた、PAPRをより大にする初期値であって、かつ、送出信号点数をより大にする初期値の初期値セット#1を示している。
また、図１３下は、BPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKのうちの、振幅一定変調方式であるBPSK，QPSK、及び8PSKのそれぞれについて求められた、PAPRをより小にする初期値であって、かつ、送出信号点数をより大にする初期値と、振幅可変変調方式である16APSK、及び32APSKのそれぞれについて求められたPAPRをより大にする初期値であって、かつ、送出信号点数をより大にする初期値との初期値セット#2を示している。
図１３上では、PAPRをより大にする初期値であって、かつ、送出信号点数をより大にする初期値として、BPSKに対しては、000011111000000bが、QPSKに対しては、110100111100101bが、8PSKに対しては、010000110100111bが、16APSKに対しては、010011110000110bが、32APSKに対しては、001111010101010bが、それぞれ求められている。
また、図１３下では、振幅一定変調方式であるBPSK，QPSK、及び8PSKに関し、PAPRをより小にする初期値であって、かつ、送出信号点数をより大にする初期値として、BPSKに対しては、011010101101101bが、QPSKに対しては、010000100001000bが、8PSKに対しては、010110011011011bが、それぞれ求められ、振幅可変変調方式である16APSK、及び32APSKに関し、PAPRをより大にする初期値であって、かつ、送出信号点数をより大にする初期値として、16APSKに対しては、010011110000110bが、32APSKに対しては、001111010101010bが、それぞれ求められている。
なお、図１３に示した初期値は、図１４に示す、BPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKそれぞれの信号点の配置を前提とする値であり、図１３と異なる信号点の配置を採用する場合には、初期値算出シミュレーションを再度行い、初期値を求め直す必要がある。
ここで、信号点の配置が変更された場合にも、初期値算出シミュレーションによって初期値を求め直すことができる。この場合、送信装置１１（図３）では、送信装置１１の制御用マイクロコンピュータから初期値出力部６２（図４）に指令を与えることにより、初期値出力部６２（の初期値記憶部１１０）の記憶内容を、初期値算出シミュレーションによって求め直した初期値に書き換えることができる。また、受信装置１２（図６）では、送信装置１１から、バージョンアップ版の制御用ソフトウェアをダウンロードし、受信装置１２の制御用マイクロコンピュータに、バージョンアップ版の制御用ソフトウェアを実行させ、初期値出力部２６２（図７）の記憶内容を、初期値算出シミュレーションによって求め直した初期値に書き換えることができる。
なお、本実施の形態では、拡散符号としてのPRBSとして、１５次のM系列を採用したが、拡散符号は、１５次のM系列に限定されるものではない。
また、変調信号のフォーマットも、図２のフォーマットに限定されるものではない。
さらに、複数の変調方式は、BPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSKの５個の変調方式に限定されるものではなく、４個以下（かつ２個以上）であっても良いし、６個以上であっても良い。
また、複数の変調方式としては、BPSK，QPSK，8PSK，16APSK、及び32APSK以外の、例えば、QAM等の多値変調方式を採用することが可能である。
以上、本発明を、ディジタル放送に適用した場合について説明したが、本発明は、その他、ディジタル変調を行うことにより得られる変調信号を伝送するディジタル通信に適用可能である。
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
本発明を適用した放送システムの一実施の形態の構成例を示す図である。 変調信号のフォーマットを示す図である。 送信装置１１の構成例を示すブロック図である。 エネルギー拡散部４２の構成例を示すブロック図である。 エネルギー拡散の処理を説明するフローチャートである。 受信装置１２の構成例を示すブロック図である。 エネルギー逆拡散部２０３の構成例を示すブロック図である。 32APSKの信号点の配置を示す図である。 32APSKの変調信号のPAPRが最小になる拡散符号の初期値と、PAPRが最大になる拡散符号の初期値とを示す図である。 PAPRが最小になる変調信号のコンスタレーションと、PAPRが最大になる変調信号のコンスタレーションとを示す図である。 拡散符号の各初期値に対する、32APSKの変調信号のPAPRと、出現する信号点の数（送出信号点数）とを示す図である。 拡散符号の各初期値に対する、16APSKの変調信号のPAPRと、出現する信号点の数とを示す図である。 初期値算出シミュレーションによって求められた拡散符号の初期値を示す図である。 信号点の配置の例を示す図である。
符号の説明
１１ 送信装置， １２ 受信装置， ３１ 同期信号出力部， ３２ TMCC出力部， ３３ 主信号出力部， ３４ パイロット信号出力部， ３５ 変調方式選択部， ３６ないし３９ マッピング部， ４０ないし４２ エネルギー拡散部， ４３ 多重化部， ４４ 送信フィルタ， ４５ 直交変調部， ６１ 拡散符号発生部， ６２ 初期値出力部， ６３ 初期値設定部， ６４ レベル変換部， ６５ 拡散部， １０１1ないし１０１15 セレクタ， １０２1ないし１０２15 ラッチ回路， １０３ EXORゲート， １１０ 初期値記憶部， １１１ BPSK用初期値記憶部， １１２ QPSK用初期値記憶部， １１３ 8PSK用初期値記憶部， １１４ 16APSK用初期値記憶部， １１５ 32APSK用初期値記憶部， １１６ セレクタ， １１７ 記憶値設定部， １２１ カウンタ， １３１，１３２ 演算部， ２０１ 復調部， ２０２ 同期部， ２０３ エネルギー逆拡散部， ２０４ 非線形歪み計算部， ２０５ 誤り訂正復号部， ２６１ 拡散符号発生部， ２６２ 初期値出力部， ２６３ 初期値設定部， ２６４ レベル変換部， ２６５ 拡散部

Claims (12)

  1. ディジタル変調を行うことにより得られる変調信号を送信する送信装置において、
    送信すべき情報である主信号のシンボルと、伝送路上で生じる非線形歪みを受信側で補償するために用いられるパイロット信号のシンボルとを、少なくとも１スロットに含む複数のスロットから構成されるフレームのシンボルをディジタル変調することにより得られる変調信号であって、前記主信号のシンボル、及び前記パイロット信号のシンボルを、複数の変調方式の中から選択された選択変調方式でディジタル変調することにより得られる変調信号を送信する送信装置であり、
    前記複数の変調方式それぞれに対応付けて、エネルギー拡散に用いる拡散符号としてのPRBS(Pseudorandom Binary Sequence)の初期値を記憶する記憶手段と、
    前記記憶手段に記憶された複数の変調方式に対応付けられた初期値の中から、前記選択変調方式に対応付けられた初期値を選択する選択手段と、
    前記初期値を用いて、前記拡散符号を発生する発生手段と、
    前記拡散符号を用いて、前記パイロット信号のシンボルのエネルギー拡散を行う拡散手段と
    を備える送信装置。
  2. 前記変調方式に対応付けられる初期値は、その変調方式の前記パイロット信号のシンボルをエネルギー拡散して得られるシンボルの前記変調信号のPAPR(Peak-to-Average Power Ratio)を最大又は最小にする値である
    請求項１に記載の送信装置。
  3. 前記変調信号のPAPRを最大又は最小にする初期値は、シミュレーションによって求められる
    請求項２に記載の送信装置。
  4. 前記変調方式に対応付けられる初期値は、その変調方式の前記パイロット信号のシンボルをエネルギー拡散して得られるシンボルが取り得るシンボル値を均一に出現させる値である
    請求項１に記載の送信装置。
  5. 前記シンボル値を均一に出現させる初期値は、シミュレーションによって求められる
    請求項４に記載の送信装置。
  6. 前記初期値を、１フレーム周期、又は１スロット周期で前記発生手段に設定する初期値設定手段をさらに備える
    請求項１に記載の送信装置。
  7. 前記記憶手段に、初期値を設定することにより、前記記憶手段に記憶された初期値を書き換える記憶値設定手段をさらに備える
    請求項１に記載の送信装置。
  8. 前記変調方式に対応付けられる初期値は、前記変調方式の前記パイロット信号のシンボルをエネルギー拡散して得られるシンボルの前記変調信号のPAPR(Peak-to-Average Power Ratio)をより大又は小にし、かつ、前記変調方式の前記パイロット信号のシンボルをエネルギー拡散して得られるシンボルが取り得るシンボル値をより均一に出現させる値である
    請求項１に記載の送信装置。
  9. 前記変調方式に対応付けられる初期値は、
    前記複数の変調方式のうちの、変調信号の振幅が一定の振幅一定変調方式については、前記振幅一定変調方式の前記パイロット信号のシンボルをエネルギー拡散して得られるシンボルの前記変調信号のPAPR(Peak-to-Average Power Ratio)をより小にし、かつ、前記変調方式の前記パイロット信号のシンボルをエネルギー拡散して得られるシンボルが取り得るシンボル値をより均一に出現させる値であり、
    前記複数の変調方式のうちの、変調信号の振幅が一定でない振幅可変変調方式については、前記振幅可変変調方式の前記パイロット信号のシンボルをエネルギー拡散して得られるシンボルの前記変調信号のPAPRをより大にし、かつ、前記振幅可変変調方式の前記パイロット信号のシンボルをエネルギー拡散して得られるシンボルが取り得るシンボル値をより均一に出現させる値である
    請求項１に記載の送信装置。
  10. 前記発生手段は、１５次のM系列(maximal-length sequences)を、前記拡散符号として発生し、
    前記複数の変調方式は、BPSK(Binary Phase Shift Keying)，QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)，8PSK(Phase Shift Keying)，16APSK(Amplitude Phase Shift Keying)、及び32APSKのうちの２以上を含み、
    BPSKに対応付けられる初期値は、000011111000000b（その前の値が２進数であることを表す）であり、
    QPSKに対応付けられる初期値は、110100111100101bであり、
    8PSKに対応付けられる初期値は、010000110100111bであり、
    16APSKに対応付けられる初期値は、010011110000110bであり、
    32APSKに対応付けられる初期値は、001111010101010bである
    請求項１に記載の送信装置。
  11. 前記発生手段は、１５次のM系列(maximal-length sequences)を、前記拡散符号として発生し、
    前記複数の変調方式は、BPSK(Binary Phase Shift Keying)，QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)，8PSK(Phase Shift Keying)，16APSK(Amplitude Phase Shift Keying)、及び32APSKのうちの２以上を含み、
    BPSKに対応付けられる初期値は、011010101101101b（その前の値が２進数であることを表す）であり、
    QPSKに対応付けられる初期値は、010000100001000bであり、
    8PSKに対応付けられる初期値は、010110011011011bであり、
    16APSKに対応付けられる初期値は、010011110000110bであり、
    32APSKに対応付けられる初期値は、001111010101010bである
    請求項１に記載の送信装置。
  12. ディジタル変調を行うことにより得られる変調信号を送信する送信装置の送信方法において、
    送信すべき情報である主信号のシンボルと、伝送路上で生じる非線形歪みを受信側で補償するために用いられるパイロット信号のシンボルとを、少なくとも１スロットに含む複数のスロットから構成されるフレームのシンボルをディジタル変調することにより得られる変調信号であって、前記主信号のシンボル、及び前記パイロット信号のシンボルを、複数の変調方式の中から選択された選択変調方式でディジタル変調することにより得られる変調信号を送信する送信装置の送信方法であり、
    前記複数の変調方式それぞれに対応付けて、エネルギー拡散に用いる拡散符号の初期値を記憶する記憶手段に記憶された複数の変調方式に対応付けられた初期値の中から、前記選択変調方式に対応付けられた初期値を選択し、
    前記初期値を用いて、前記拡散符号を発生し、
    前記拡散符号を用いて、前記パイロット信号のシンボルのエネルギー拡散を行う
    ステップを含む送信方法。
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