(57)【要約】  シンボル間干渉があるチャネルにおいて信号を伝送するための所定の応答プリコーディング方式のための方法及び装置が提供される。一実施形態は、フィードバックフィルタ多項式及びターゲット多項式の商として所定のフィードバックフィルタ多項式を生成し、プリコーダ内にフィードバックフィルタを形成することを含み、ターゲット多項式は、フィードバックフィルタ多項式の除数である。【選択図】図４
2008527790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のフィードバックフィルタ多項式を選択して、通信チャネルの送信端において信号サンプルをプリコードすること、及び
ターゲット多項式によって前記第１のフィードバックフィルタを変更して、プリコーダ内に所定のフィードバックフィルタを形成すること
を含む方法。
【請求項２】
ターゲット多項式によって前記第１のフィードバックフィルタを変更することは、
前記第１のフィードバックフィルタ多項式の除数として前記ターゲット多項式を決定すること、及び
前記第１のフィードバックフィルタ多項式及び前記ターゲット多項式の商として第２のフィードバックフィルタ多項式を生成し、前記プリコーダ内に前記所定のフィードバックフィルタを形成すること
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第２のフィードバックフィルタを生成することは、前記第２のフィードバックフィルタ多項式を選択し、フィードバックフィルタを形成して、前記通信チャネル内に、或る量の干渉を与え、前記通信チャネル及び該通信チャネルの受信端に関するシステム利得を高めることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ターゲット多項式を決定することは、ターゲット多項式を選択して、前記所定のフィードバックフィルタを用いて処理される信号を受信するようになっている受信機にあるフィードフォワードフィルタの出力において信号対雑音比を概ね最大にすることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記方法は、前記ターゲット多項式の根を選択して、前記所定のフィードバックフィルタを用いて処理される信号を受信するようになっている受信機にあるフィードフォワードフィルタの出力において信号対雑音比を概ね最大にすることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記ターゲット多項式の前記根を選択することは、前記第１のフィードバックフィルタ多項式の全ての根を探すことを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第２のフィードバックフィルタ多項式を生成して、所定のフィードバックフィルタを形成することは、該所定のフィードバックフィルタを形成して、シンボル間干渉を制御することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
プリコーディングのために第１のフィードバックフィルタ多項式を選択することは、トムリンソン−原島プリコーディングのための前記第１のフィードバックフィルタ多項式を選択することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
命令を格納するコンピュータ読取り可能媒体であって、該命令が機械によって実行されるときに、該命令は該機械に、
通信チャネルの送信端において信号サンプルをプリコードするために、第１のフィードバックフィルタ多項式を選択させ、
プリコーダ内に所定のフィードバックフィルタを形成するために、ターゲット多項式によって前記第１のフィードバックフィルタを変更させる、命令を格納するコンピュータ読取り可能媒体。
【請求項１０】
前記ターゲット多項式によって第１のフィードバックフィルタを変更することは、前記機械に、
前記第１のフィードバックフィルタ多項式の除数として前記ターゲット多項式を決定させ、
前記プリコーダ内に前記所定のフィードバックフィルタを形成するために、前記第１のフィードバックフィルタ多項式及び前記ターゲット多項式の商として第２のフィードバックフィルタ多項式を生成させる命令を含む、請求項９に記載のコンピュータ読取り可能媒体。
【請求項１１】
前記命令が前記機械によって実行されるときに、該命令はさらに該機械に、前記ターゲット多項式の根を選択させて、前記所定のフィードバックフィルタを用いて処理される信号を受信するようになっている受信機にあるフィードフォワードフィルタの出力において信号対雑音比を概ね最大にする、請求項１０に記載のコンピュータ読取り可能媒体。
【請求項１２】
前記ターゲット多項式の根を選択することは、前記第１のフィードバックフィルタ多項式の全ての根を探すことを含む、請求項１１に記載のコンピュータ読取り可能媒体。
【請求項１３】
前記所定のフィードバックフィルタを形成することは、該所定のフィードバックフィルタを形成して、シンボル間干渉を制御することを含む、請求項１０に記載のコンピュータ読取り可能媒体。
【請求項１４】
プリコーディングのために前記第１のフィードバックフィルタ多項式を選択することは、トムリンソン−原島プリコーディングのための前記第１のフィードバックフィルタ多項式を選択することを含む、請求項１０に記載のコンピュータ読取り可能媒体。
【請求項１５】
マッピングユニットと、
前記マッピングユニットに接続されるフィードバックフィルタであって、該マッピングユニット及び該フィードバックフィルタはプリコーダとして構成され、該フィードバックフィルタは、ターゲット多項式によって変更される第１のフィードバックフィルタ多項式から選択されるフィルタ係数を有する、フィードバックフィルタを備える装置。
【請求項１６】
前記フィードバックフィルタは、前記第１のフィードバックフィルタ多項式を、該第１のフィードバックフィルタ多項式の除数である前記ターゲット多項式によって割った商から選択されるフィルタ係数を有する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記ターゲット多項式は、受信機にあるフィードフォワードフィルタの出力における信号対雑音比を最大にするための根を有する、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１のプリコーダフィードバックフィルタ多項式は、トムリンソン−原島プリコードフィードバックフィルタ多項式である、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記フィードバックフィルタは、前記マッピングユニットに接続される情報信号の伝送に関連付けられるシンボル間干渉を制御するようになっている、請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
前記装置は、
或るチャネルから受信される信号を捕捉するための整合フィルタであって、該受信される信号は、送信端にあるリモートプリコーダから該チャネルに接続される、整合フィルタと、
前記整合フィルタに接続される白色化フィルタと、
前記白色化フィルタに接続されるフィードフォワードフィルタと、
前記フィードフォワードフィルタに接続され、前記リモートプリコーダにおいてプリコードされる信号サンプルのシンボル推定値を与える受信マッピングユニットと
をさらに備え、前記受信マッピングユニット及び前記マッピングユニットは、前記チャネルに接続される送信端と受信端との間の通信を容易にするようになっている、請求項１６に記載の装置。
【請求項２１】
マッピングユニットと、
前記マッピングユニットに接続されるフィードバックフィルタであって、該マッピングユニット及び該フィードバックフィルタはプリコーダとして構成され、該フィードバックフィルタは、ターゲット多項式によって変更される第１のフィードバックフィルタ多項式から選択されるフィルタ係数を有する、フィードバックフィルタと、
前記マッピングユニットから有線ネットワークに信号を接続するためのネットワークインターフェースと
を備えるシステム。
【請求項２２】
前記フィードバックフィルタは、前記第１のフィードバックフィルタ多項式を、該第１のフィードバックフィルタ多項式の除数である前記ターゲット多項式によって割った商から選択されるフィルタ係数を有する、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記ターゲット多項式は、受信機にあるフィードフォワードフィルタの出力における信号対雑音比を最大にするための根を有する、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記第１のフィードバックフィルタ多項式は、トムリンソン−原島プリコードフィードバックフィルタ多項式である、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記フィードバックフィルタはシンボル間干渉を制御するようになっている、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２６】
前記ネットワークインターフェースはネットワークインターフェースカードを含む、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２７】
前記ネットワークインターフェースカードは１０ＧＢａｓｅ−Ｔデバイスを含む、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記システムは、コンピュータ、スイッチ、ルータ又はサーバのうちの少なくとも１つを含む、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２９】
前記マッピングユニットに情報信号を接続するためのバスをさらに備え、該バスはＰＣＩと互換性がある、請求項２２に記載のシステム。
【請求項３０】
前記マッピングユニットに情報信号を接続するためのバスをさらに備え、該バスはＰＣＩエクスプレスと互換性がある、請求項２２に記載のシステム。
【請求項３１】
マッピングユニットと、
前記マッピングユニットに接続されるフィードバックフィルタであって、該マッピングユニット及び該フィードバックフィルタはプリコーダとして構成され、該フィードバックフィルタは、ターゲット多項式によって変更される第１のフィードバックフィルタ多項式から選択されるフィルタ係数を有する、フィードバックフィルタと、
前記マッピングユニットを通して処理された情報を送信するための概ね無指向性のアンテナと
を備えるシステム。
【請求項３２】
前記フィードバックフィルタは、前記第１のフィードバックフィルタ多項式を、該第１のフィードバックフィルタ多項式の除数である前記ターゲット多項式によって割った商から選択されるフィルタ係数を有する、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記ターゲット多項式は、受信機にあるフィードフォワードフィルタの出力における信号対雑音比を最大にするための根を有する、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３４】
前記第１のフィードバックフィルタ多項式は、トムリンソン−原島プリコードフィードバックフィルタ多項式である、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３５】
前記システムは、
或る無線チャネルから受信される信号を捕捉するための整合フィルタであって、該受信される信号は、送信端にあるリモートプリコーダから該チャネルに接続される、整合フィルタと、
前記整合フィルタに接続される白色化フィルタと、
前記白色化フィルタに接続されるフィードフォワードフィルタと、
前記フィードフォワードフィルタに接続され、前記リモートプリコーダにおいてプリコードされる信号サンプルのシンボル推定値を与える受信マッピングユニットと
をさらに備え、前記受信マッピングユニット及び前記マッピングユニットは、前記無線チャネルに接続される送信端と受信端との間の通信を容易にするようになっている、請求項３１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は包括的には、通信信号の誤り訂正に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信ネットワーク内のチャネルは通常、チャネル歪みを受けることがある。このチャネル歪みの結果として、シンボル間干渉（ＩＳＩ）が生じることがあり、シンボル間干渉は基本的には、その割り当てられた時間間隔の外側に信号パルスが広がり、隣接するパルスとの干渉を引き起こす。シンボル間干渉に対して、通信チャネルが補償されない場合には、誤り率が高くなることがある。通信チャネルから受信される信号のシンボル間干渉を補償又は低減するために、種々の方法及び設計が用いられる。そのようなシンボル間干渉のための補償器は等化器として知られている。種々の等化方法には、最尤（ＭＬ）系列検出、係数が調整可能である線形フィルタ、及び判定帰還型等化（ＤＦＥ）が含まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
通信システムの受信機端にある線形及びＤＦＥ等化器は一般的に、雑音特性の増加を伴う。雑音特性の増加は、送信機端に配置される等化器で低減することができる。そのような設計は、送信機においてチャネル応答がわかっていることを前提とする。チャネル特性は時間とともに変化することがあるので、送信機端における完全な等化器の設計は簡単ではない。しかしながら、有線チャネルにおいては、チャネル特性は、時間とともに大きくは変化しない。このように時間とともに変化しないことによって、送信機においてＤＦＥフィードバックフィルタを配置し、受信機においてＤＦＥフィードフォワードフィルタを配置することが可能になる。しかしながら、そのようなＤＦＥ設計を用いる結果として、シンボル間干渉を低減した後に、送信機において、信号点が元の１組の信号よりも大きなダイナミックレンジを有するようになることがあり、それにより、必要とされる送信機電力が大きくなることがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
必要とされる電力が大きくなることに関連する問題は、送信前に、情報シンボルをプリコーディングすることで対処することができる。１つのプリコーディング技法は、トムリンソン−原島プリコーディング方式である。
【０００５】
図１は、通信チャネル１１０のための古典的なトムリンソン−原島プリコーディング（ＴＨＰ）構成１００を示す。古典的なトムリンソン−原島プリコーディングは、通信チャネルの送信機端にあり、出力信号振幅を制限するための仕組みを有するフィードバックフィルタの実施態様を提供する。チャネル１１０において送信されることになる信号サンプルが、多項式Ｂ（Ｚ）によって定義されるフィードバックフィルタ１２０及びモジュロ低減関数１３０、Ｍ（ｘ）にかけられ、信号限界から溢れるのを防ぐ。モジュロ低減関数１３０は、チャネル１１０内に送信されることになる信号の振幅を制限するためのモジュロ演算である。そのフィードバックループは、信号サンプルを受信する加算器１４０に戻るように接続されるフィードバックフィルタ１２０で閉じられる。通信チャネルの受信端では、多項式Ｒ（ｚ）によって定義されるフィードフォワードフィルタ１５０が、送信されたシンボルを受信し、フィルタリングされた信号を受信モジュロ低減関数１６０に与え、受信モジュロ低減関数１６０は、低減関数１３０をマッピングするのと概ね逆の演算において、その信号をシンボル推定値にマッピングする。古典的なトムリンソン−原島プリコーディング構成は、チャネルインパルス応答が安定しているシステム上のシンボル間干渉を概ね完全に相殺することを提供し、そのことが、システムにとって相応しいトムリンソン−原島プリコーディングを設計するために用いられる前提になっている。
【０００６】
図２Ａ及び図２Ｂは、図１の古典的なトムリンソン−原島における送信機でのδインパルスに対するシステム応答を示す。図２Ａは、送信機におけるδインパルスの場合の電力対時間の関係を示す。結果として生成されるシステム応答が図２Ｂに示されており、これは、ＩＳＩが概ね完全に回避されることを示す。しかしながら、より高速で信頼性があるデータ通信を提供するために、チャネル等化を提供し、同時に、あまり複雑にすることなく実装することができる高度な方式が必要とされている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下の詳細な説明は、一例として、本発明を実施することができる具体的な細部及び実施形態を示す添付の図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施できるようにするために十分に細かく説明される。他の実施形態が用いられることもあり、本発明の範囲から逸脱することなく、構造的、論理的及び電気的な変更を行うこともできる。本明細書において開示される種々の実施形態は、必ずしも互いに排他的ではなく、いくつかの開示される実施形態を１つ又は複数の他の開示される実施形態と組み合わせて、新たな実施形態を形成することができる。それゆえ、以下の詳細な説明は、限定する意味に解釈されるべきではなく、本発明の実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲とともに、そのような添付の特許請求の範囲が権利を有する等価物の全範囲によってのみ規定される。
【０００８】
一実施形態では、シンボル間干渉を完全に低減するように設計されるプリコーダフィルタを変更して、変更されたプリコーダフィルタの中を通る信号が、受信端に伝送される際に或る量のＩＳＩを受けるようにすることによって、通信チャネルの受信端において、高い利得が与えられる。プリコーダフィルタに対する変更を適当に選択することによって、ＩＳＩの量が制御される。
【０００９】
図３は、マッピングユニット３３０及び所定のフィードバックフィルタ３２０とを含むプリコーダ３０５を有する装置３００の一実施形態のブロック図を示しており、所定のフィードバックフィルタ３２０は、システムチャネル応答を改善するように変更されるフィルタを提供する。プリコーダ３０５がチャネル３１０に接続され、チャネル３１０内で伝送するための信号サンプルのプリコーディングを与える。所定のフィードバックフィルタ３２０は、加算器３４０を通して、マッピングユニット３３０に接続される。装置３００は、プリコーダ３０５に加えて、通信チャネル３１０上で信号サンプルを伝送するための種々の素子を備えており、これらの素子の一部が、プリコーダ３０５をチャネル３１０に結合するものと考えることができる。そのような通信素子は当業者に知られており、所定のフィードバックフィルタが通信チャネル内の情報伝送に関連付けられる全システムチャネル応答を改善するための実施形態を含む装置に焦点を当てることを目的としているので、図には示されない。
【００１０】
チャネル３１０において送信されることになるシンボルに対して振幅を制限することができる１組のルールに従って、マッピングユニットが１組の信号サンプルを１組のシンボルにマッピングする。マッピングユニット３３０は、モジュロ演算を実行するユニットとして実現することができる。或る基本単位に関する存在物へのモジュロ演算は、その存在物をその基本単位で除する除法演算からの余りを返す。一実施形態では、所定のフィードバックフィルタは、標準的なプリコーディングフィードバックフィルタの変更形態として実現することができ、標準的なプリコーディングフィルタは、通信チャネルのためのＩＳＩを概ね完全に補償するために用いられるプリコーダ用に設計される。所定のフィードバックフィルタ３２０は、標準的なプリコーディングフィードバックフィルタを変更して、完全に等化するのではなく、チャネル干渉が許容されるようにする。そのような実施形態によれば、チャネル伝送に対するシステム利得を高めるために、等化後に受信機において最大事後確率（ＭＡＰ）検出方式を実施できるようになる。
【００１１】
図４は、システム応答を改善するように変更されるプリコーディングを提供するための方法の一実施形態を示す。４１０では、通信チャネルの送信端において信号サンプルをプリコードするためのフィードバックフィルタ多項式が選択される。フィードバックフィルタ多項式は、構成内にあるプリコーダと関連付けられ、通信チャネル内のＩＳＩを完全に補償するための多項式として選択することができる。４２０では、選択されたフィードバックフィルタ多項式の除数であるターゲット多項式が決定される。一実施形態では、０以外の最も小さな次数を有する除数多項式が選択される。４３０では、第２のフィードバック多項式が、選択されたフィードバックフィルタ多項式をターゲット多項式で割った商として生成される。第２のフィードバック多項式を用いて、プリコーダ内に所定のフィードバックフィルタを形成することができる。第２のフィードバック多項式は、シンボル間干渉を制御するために生成することができる。シンボル間干渉の制御は、或る干渉を通信チャネル内に与え、送信端、通信チャネル及び受信端と関連付けられるシステム利得を高めることができるようにすることを含むことがある。
【００１２】
一実施形態では、プリコーディング方式は、トムリンソン−原島構成から所定の応答プリコーディング方式を生成することを含む。所与の通信チャネルの場合に、トムリンソン−原島構成のためのフィードバックフィルタを決定することができる。そのフィードバックフィルタは、以下のように表されるフィードバックフィルタ多項式として決定することができる。
【００１３】
【数１】
2008527790.tif 000003
【００１４】
ただし、ｂｉはフィルタ係数であり、ｎはフィルタ長である。多項式Ｂ（ｚ）は、当業者に知られている所与の通信チャネル内のＩＳＩを除去するための技法を用いて求めることができる。一例として、それぞれシンボル間隔だけ離隔して配置されるタップを有する、フィードバックフィルタ及びフィードフォワードフィルタを有する判定帰還等化器（ＤＦＥ）の係数を最適化するための過程を考える。フィードフォワードセクションへの入力は、受信された信号系列｛ｖｋ｝によって表すことができる。さらに、フィードバックフィルタは機能的には、先行して検出されたシンボルによって生じる現在の推定値から、ＩＳＩの部分を除去するように実現される。等化器は、フィードフォワードフィルタ内に（Ｋ１＋１）個のタップと、フィードバックフィルタ内にＫ２個のタップを有し、以下のように表すことができる出力を有することができる。
【００１５】
【数２】
2008527790.tif 000004
【００１６】
ただし、Ｉ＋ｋはｋ番目の情報シンボルの推定値であり、｛ｃｊ｝はそのフィルタのためのタップ係数であり、｛Ｉ−ｋ−１，...，Ｉ−ｋ−Ｋ２｝は先行して検出されたシンボルである。フィードバックフィルタにおいて先行して検出されたシンボルが正しいと見なされる場合に、誤差の平均二乗値（ＭＳＥ：mean square value）を最小にする結果として、フィードフォワードフィルタの係数のための１組の式が求められる。
【００１７】
【数３】
2008527790.tif 000005
【００１８】
ただし、以下の式が成り立つ。
【００１９】
【数４】
2008527790.tif 000006
【００２０】
また、Ｎ０は雑音スペクトル密度係数である。フィードバックフィルタの係数は、フィードフォワードセクションの係数から、以下のように導出することができる。
【００２１】
【数５】
2008527790.tif 000007
【００２２】
このようにして係数を求めることは、当業者には知られている。たとえば、J. Proakis著「Digital Communications」（pages 621-622, McGraw Hill, 1995）を参照されたい。これらの係数は、Ｂ（ｚ）の係数ｂｉとして用いることができる。Ｋ２≧Ｌであることを前提として、シンボル間干渉を除去することができる。ただし、Ｌはシンボル間干渉によって影響を及ぼされるシンボルの数である。トムリンソン−原島プリコーディング構成では、フィードバックフィルタは送信端にあり、フィードフォワードフィルタは受信端にある。
【００２３】
一実施形態では、図３の所定のフィードバックフィルタ３２０のための多項式のような、変更されるフィードバックフィルタ多項式は、以下のように計算することができる。
【００２４】
【数６】
2008527790.tif 000008
【００２５】
Ｂ（ｚ）は、標準的なフィードバックフィルタ多項式であり、Ｆ（ｚ）は、フィードバック多項式Ｂ（ｚ）の除数であるような、小さな冪のターゲット多項式である。Ｆ（ｚ）はフィードバックフィルタ多項式Ｂ（ｚ）の除数であるので、Ｆ（ｚ）の全ての根（ｚ、ただし、Ｆ（ｚ）＝０）も、フィードバックフィルタ多項式Ｂ（ｚ）の根である。フィードバックフィルタが不安定になるのを防ぐために、このフィルタの全ての根は単位円内になければならず、言い換えると、その根ｒｉの絶対値は１未満でなければならない。ａｂｓ（ｒｉ）＜１。Ｆ（ｚ）多項式構成のための根に関して数多くの選択が可能であるが、それらの根の或るいくつかの組み合わせが、他の組み合わせよりも優れた性能を与えることがある。すなわち、多項式Ｆ（ｚ）の根は、図５のフィードフォワードフィルタ５５０のような、受信機内のフィードフォワードフィルタの出力において実効的な信号対雑音比（ＳＮＲ）を最大にするように選択されなければならない。実効的なＳＮＲは、シンボル間干渉があるチャネルにわたる伝送効率を概ね決定する。G. D. Forney Jr.著「Maximum-likelihood sequence estimation of digital sequences in the presence of intersymbol interference」（IEEE Trans. Info. Theory, vol. IT-18, pp. 363-378, May 1972）を参照されたい。そのようなフィードフォワードフィルタは、所定の応答プリコーディング方式を達成するための種々の実施形態において、変更される必要はない。最良の結果を選択するための１つの手法は、フィードバック多項式Ｂ（ｚ）の全ての根をくまなく探すことであろう。
【００２６】
標準的なフィードバック多項式Ｂ（ｚ）の係数は、数多くの従来の態様で求めることができる。送信端、受信端及び伝送媒体が概ね不変である有線ネットワークの場合、それらの係数を得るためのチャネル特性はわかっていることがある。別法では、それらの係数は、ネットワーク構成要素を定義する関係を用いて計算することができる。送信端から受信端にトレーニング信号を送信し、チャネル応答を求めることができるようにするトレーニングモード構成において、チャネル特性を求めることもできる。受信端は、チャネル応答に関する情報を送信端に返送するであろう。
【００２７】
所定のフィードバックフィルタ多項式Ｂ＊（ｚ）を形成することによって、標準的なフィードバック多項式Ｂ（ｚ）よりも低い冪のフィードバックフィルタを実現できるようになる。この方式は、受信端において等化できる程度の短い干渉を存在させる。このわずかな量の干渉が、受信端において、高い利得を与える。これにより、受信端において等化した後に、ＭＡＰ検出を使用できるようになる。その場合、構成は複雑にはなるが、許容できる程度である。さらに、チャネル応答の長さは、ターゲット多項式Ｆ（ｚ）によって定義することができる。一実施形態では、所定のフィードバック多項式Ｂ＊（ｚ）の長さは、１００に等しいか、又はそれよりも長くなり得る。受信端にある等化器の入力における信号エネルギーを高めること、及びさらに良好な等化を実施するためにプリコーダ後にＭＳＰ検出器を使用できるようになることに加えて、所定の応答プリコーディング方式を実施することによって、受信端において、そのエネルギー及び形状のインパルス応答全体のターゲット長を選択できるようになる。そのような所定の応答プリコーディング方式は、１０ギガビットイーサネット方式において、又は他の通信向けの応用形態において実施することができる。
【００２８】
図５は、チャネル５１０を介して接続される受信ノード５０４においてシステムチャネル応答を改善するために、送信ノード５０２においてプリコーダ５２５の一実施形態を有する通信ネットワーク５００の一実施形態のブロック図を示す。ネットワークノード５０２、５０４は、ネットワークノード５０２においてプリコーダ５２５と相互作用することができ、ネットワークノード５０４においてＭＡＰ検出器５６０に接続されるフィードフォワードフィルタ５５０と相互作用することができる種々の通信装置を備えることができる。通信ネットワーク５００内の通信チャネルのためのプリコーダの実施形態に焦点を当てるために、そのような付加的な通信装置は図示されない。
【００２９】
ネットワークノード５０２では、プリコーダが、所定のフィードバックフィルタ５２０に接続される出力を有するマッパ５３０を備える。マッパ５３０は、モジュロ演算ユニットとして実現することができる。所定のフィードバックフィルタ５２０は、図４に関連する実施形態を含む、種々の実施形態を用いて実現することができる。所定のフィードバックフィルタ５２０は、処理済のフォーマットにおいて送信する前にプリコーディングするために、信号サンプルを受信する加算器５４０を通してマッパ５３０の入力に戻るように接続される。
【００３０】
ネットワークノード５０４では、チャネル５１０から信号が受信され、フィードフォワードフィルタ５５０に与えられる。受信された信号は、雑音を白色化するための白色化フィルタ、及びフィードフォワードフィルタ５５０の出力においてＳＮＲを最大にするための整合フィルタを通して処理することができる。ＭＡＰ検出器５６０が、受信された信号を、ネットワークノード５０２にあるプリコーダ５２５への信号サンプル入力に対応するシンボル推定値にマッピングする。その信号のシンボル推定値へのマッピングは、ＭＡＰ検出器５６０において実施することができる。シンボル推定値は、積分器に与えることができる。
【００３１】
ネットワークノード５０２及び５０４は、双方向通信を提供するために、それぞれプリコーダと、関連するフィードフォワードフィルタ及びＭＡＰ検出器とを備えることができ、さらには、関連する整合フィルタ及び白色化フィルタを備えることもできる。チャネル５１０を介して通信するために、ネットワークノード５０２及び５０４はそれぞれ、プリコーダ５２５及びＭＡＰ検出器５６０に実効的に接続することができる多数のシステムを含むことができる。これらのノードにあるシステムは、ノードにおいて１つ又は複数の機能を提供することができる。ノーダルシステムが、そのノードにある他のシステム及び／又は装置の動作を指示することができる。各ネットワークノード５０２、５０４にあるシステムは、有線又は無線による、互いに対する外部接続を含むことがある。一実施形態では、ノーダルシステムは、スイッチ、ルータ、コンピュータ、サーバ又はこれらの構成要素の組み合わせとして実現することができる。さらに、ノーダルシステムは、周辺部品相互接続（ＰＣＩ）に、又はＰＣＩエクスプレスと互換性がある媒体を介して、互いに、又は或るノードの他の装置に接続することができる。
【００３２】
ネットワークノード５０２、５０４はそれぞれ、たとえば、一連の標準規格であるＩＥＥＥ８０２．３によって定義されるような１０ＧＢａｓｅ−Ｔに従って動作するように構成される物理層（ＰＨＹ）エンティティを有する処理システムを表すことができる。１０ＧＢａｓｅ−Ｔ  ＰＨＹは、たとえば、ＩＥＥＥアーキテクチャの１０Ｇ媒体アクセス制御（ＭＡＣ）及びギガビット媒体独立インターフェース（ＸＧＭＩＩ）と接続することができる。１０ＧＢａｓｅ−Ｔ  ＰＨＹは、たとえば、ネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）の一部を含むことがある。ノード５０２、５０４は、１０ＧＢａｓｅ−Ｔデバイスとともに用いるのに適した任意の処理システム及び／又は通信デバイスを含むことができる。たとえば、ノード５０２、５０４は、一対のスイッチ、一対のルータ、一対のサーバ、スイッチ及びルータ、スイッチ及びサーバ、サーバ及びルータ等として実装することができる。さらに、ノード５０２、５０４は、モジュール式のシステムの一部にすることもでき、そのシステムにおいて、１０ＧＢａｓｅ−Ｔがそのシステムのための高速接続として用いられる。ノード５０２、５０４のためのさらなる例は、ハイエンドサーバ、スーパーコンピュータ、クラスタ、グリッドコンピューティング、ワークグループスイッチアップリング、集合アップリンク、記憶システム等を含むことがある。それらの実施形態は、ここで述べられたことには限定されない。
【００３３】
所定の応答プリコーディング方式のための装置及び方法のための種々の実施形態又は複数の実施形態の組み合わせは、ハードウエア実施態様、ソフトウエア実施態様並びに、ハードウエア及びソフトウエア実施態様の組み合わせにおいて実現することができる。これらの実施態様は、所定の応答プリコーディング方式の一実施形態を実行するためのコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ読取り可能媒体を含むことができる。一実施形態では、コンピュータ読取り可能媒体は命令を格納し、機械によって実行されるときに、その命令は、その機械に、通信チャネルの送信端において信号サンプルをプリコードするための第１のフィードバックフィルタ多項式を選択させ、第１のフィードバックフィルタ多項式の除数であるターゲット多項式を決定し、第１のフィードバックフィルタ多項式及びターゲット多項式の商として第２のフィードバックフィルタ多項式を生成して、プリコーダ内の所定のフィードバックフィルタを形成する。それらの命令は、送信機、受信機及び伝送媒体の既知の特性から第１のフィードバックフィルタ多項式の係数を求めるように機械に指示することを含むことができる。別法では、それらの命令は、機械を、送信機と受信機との間のトレーニングモードに入れ、送信機、受信機及び伝送媒体に関連するチャネル応答特性を求めさせ、その際、それらのチャネル応答特性は、少なくとも選択可能な時間にわたって、不変であると見なすことができる。コンピュータ読取り可能媒体は、いずれか１つのタイプの媒体には限定されない。用いられるコンピュータ読取り可能媒体は、一実施形態を用いる応用形態によるであろう。
【００３４】
図６Ａは、通常のＴＨＰプリコーディングの場合の受信ノードにおけるインパルス応答を表す。図６Ｂは、図５の実施形態の場合の受信ノードにおけるインパルス応答を表す。図６Ｂのシステムインパルス応答は、時刻１１、１２及び１３において３つの大きなサンプルを有し、それらのサンプルは、より信頼性のある判定を実施するためのＭＡＰ検出手順においてさらに用いることができる。図５に示されるようなプリコーディング方式に関連付けられるターゲットインパルスエネルギーは、図１の古典的なプリコーダ方式において達成することができるエネルギーよりも２〜３倍大きいことは明らかであろう。さらに正確には、この応答によれば、通常のＴＨＰ方式と比べて、３．７６ｄＢだけ実効的なＳＮＲの増加を達成できるようになる。この比較は、所定の応答プリコーディング方式のための実施形態が、古典的なトムリンソン−原島プリコーディング方式よりも性能が優れている可能性があることを示す。
【００３５】
図７は、システム通信チャネル応答を改善するために、所定の応答プリコーディング方式の一実施形態を有するシステム７００の一実施形態のブロック図を示す。システム７００は、コントローラ７１０と、メモリ７２０と、バス７３０とを備え、バス７３０は、コントローラ７１０とメモリ７２０との間、及びコントローラ７１０と通信ユニット７４０との間に電気的な接続を設ける。通信ユニット７４０は、図３〜図５に関して説明されたプリコーディング方式に類似の所定の応答プリコーディング方式の一実施形態を含むことができる。通信ユニット７４０は、有線ネットワーク又は無線ネットワークに接続することができる。別法では、通信ユニット７４０は、有線ネットワーク及び無線ネットワークに接続するためのネットワークインターフェースを備えることができる。有線ネットワークは、電線チャネル、光ファイバチャネル及び／又は同軸ケーブルチャネルを有するネットワークを含むことがある。
【００３６】
一実施形態は、バス７３０に接続される１つ又は複数の付加的な周辺デバイス７６０を含むことがある。バス７３０は、ＰＣＩ、又はＰＣＩエクスプレスと互換性があることができる。一実施形態では、通信ユニット７４０は、ネットワークインターフェースカードを含むことがある。一実施形態では、通信ユニット７４０は、１０ＧＢａｓｅ−Ｔデバイスとともに用いるのに適した通信デバイスを含むことができる。通信ユニット７４０は、有線ネットワークへの接続７４５を含むことができる。無線の実施形態では、通信ユニットは、アンテナ７５０に接続することができる。一実施形態では、アンテナ７５０は、概ね無指向性のアンテナであってもよい。システム７００は、限定はしないが、情報処理デバイス、無線システム、電気通信システム、光ファイバシステム、電気光学システム及びコンピュータを含むことができる。
【００３７】
一実施形態では、コントローラ７１０はプロセッサである。メモリ７２０は、システム通信チャネル応答を改善するために、所定の応答プリコーディング方式のための種々の実施形態による所定のフィードバックフィルタを実現するためのコンピュータ実行可能命令を有する任意の形のコンピュータ読取り可能媒体を含むことができる。周辺デバイス７６０は、コントローラ７１０とともに動作することができるディスプレイ、付加的な記憶メモリ、又は他の制御デバイスを含むこともできる。別法では、周辺デバイス７６０は、コントローラ７１０、通信ユニット７４０及び／又はメモリ７２０とともに動作することができるディスプレイ、付加的な記憶メモリ、又は他の制御デバイスを含むことができる。
【００３８】
無線の応用形態では、標準的なフィードバック多項式Ｂ（ｚ）を求めることができるように、システム７００の通信ユニット７４０の送信セクションにおいて、チャネル特性を連続して更新することができる。一旦、Ｂ（ｚ）がわかったなら、所定のフィードバック多項式Ｂ＊（ｚ）を求めて、所定のフィードバックフィルタを実現することができる。これらのチャネル特性は、情報フィードバックチャネルを介して、無線チャネルの受信端にある受信機からステータス情報として与えられることがある。これらの情報フィードバックチャネルを用いることによって、適応的な所定の応答プリコーディング方式が提供される。さらに、伝送媒体が比較的安定しているか、又はゆっくりと変化する無線構成では、有線ネットワークと同じようにして、チャネル特性を求めることができる。
【００３９】
所定の応答プリコーディング方式のための実施形態は、通信チャネルを用いて動作するシステムにおいて用いられるように構成することができる。そのような実施形態は、無線イーサネットチャネルを含むイーサネットチャネルとともに用いることができる。その通信チャネルは、陸上通信ネットワーク又は無線通信ネットワークの一部であってもよい。実際に、それらの実施形態は、限定はしないが、無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、無線メトロポリタンエリアネットワーク（ＷＭＡＮ）、無線ワイドエリアネットワーク（ＷＷＡＮ）、セルラーネットワーク、第３世代（３Ｇ）ネットワーク、第４世代（４Ｇ）ネットワーク、ユニバーサル移動通信システム（ＵＭＴＳ）、及び類似の通信システム内で用いられることがあるような、マルチキャリア無線通信チャネル（たとえば、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）、離散マルチトーン変調（ＤＭＴ）等）を用いる無線システムの一部として都合良く実施することができる。
【００４０】
所定の応答プリコーディング方式のための種々の実施形態は、拡張されたチャネルを提供する通信チャネル設計への手法も提供し、それは、送信機においてプリコーダ、受信機においてフィードフォワードフィルタを含み、所定の応答は、制御されたシンボル間干渉を有する。所定の応答プリコーディング方式は、拡張チャネルのためのＩＳＩの量を選択することを提供する。これは、構成されるインパルス応答が受信端において高いエネルギーを有することに起因して信号対雑音比を高めることができ、より良好な等化を達成するために、プリコーダ後にＭＡＰ検出器を使用できるようにする。
【００４１】
本明細書において具体的な実施形態が図示及び説明されてきたが、同じ目的を果たすように意図される任意の構成を、図示される具体的な実施形態の代わりに用いることができることは当業者には理解されよう。本出願は、本発明の実施形態のあらゆる改変又は変形を含むことを意図している。これまでの説明は例示であり、限定すること意図していないこと、及び本明細書において用いられる言い回し、又は用語は説明することを目的としており、限定することを意図していないことは理解されたい。これまでの説明を吟味し直せば、上記の実施形態及び他の実施形態の組み合わせが、当業者には明らかであろう。本発明の範囲は、上記の構造及び製造方法の実施形態が用いられる任意の他の応用形態を含む。本発明の実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲とともに、そのような特許請求の範囲が権利を有する等価物の全範囲を参照して決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】通信チャネルのための古典的なトムリンソン−原島プリコーディング構成を示す図である。
【図２Ａ】図１の古典的なトムリンソン−原島における送信機でのδインパルスに対するシステムチャネル応答を示す図である。
【図２Ｂ】図１の古典的なトムリンソン−原島における送信機でのδインパルスに対するシステムチャネル応答を示す図である。
【図３】マッピングユニットと、システムチャネル応答を改善するために変更されたフィルタを提供する所定のフィードバックフィルタとを含むプリコーダを有する装置の一実施形態を例示するブロック図である。
【図４】システムチャネル応答を改善するために所定の応答プリコーディングを提供するための方法の一実施形態を示す図である。
【図５】或るチャネルを介して送信ノードに接続される受信ノードにおいてシステムチャネル応答を改善するために、送信ノードにおいてプリコーダの一実施形態を有する通信ネットワークの一実施形態のブロック図である。
【図６Ａ】通常のＴＨＰプリコーディングの場合の受信ノードにおけるインパルス応答を示す図である。
【図６Ｂ】図５の実施形態の場合の受信ノードにおけるインパルス応答を示す図である。
【図７】マッピングユニットと、システム応答を改善するために変更されたフィルタで或る所定のフィードバックフィルタとを含むプリコーダを有するシステムの一実施形態を例示するブロック図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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