(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
式
0004673485.tif 000008
によって規定された自己相関関数を用いてＤＭＴ信号に対するチャネルインパルス応答を推定する演算ユニットを有することを特徴とするＤＭＴモデム。ここで、Ｒｙ（ｋ）は自己相関関数、ｘ（）は入力ＤＭＴ信号、Ｄは送信ブロック長、Ｎは情報ブロック長、Ｅは期待値演算子、ｈ（）はチャネルインパルス応答、ｍ、ｕ、ｋはサンプルインデックス、およびｉはＤＭＴ信号のｉ番目のブロックを示すブロックインデックスである。
【請求項２】
前記演算ユニットは、さらに、受信信号の自己相関関数を用いてチャネルインパルス応答を推定することを特徴とする請求項１記載のＤＭＴモデム。
【請求項３】
前記インパルス応答は、ＤＭＴ信号の１ブロック内の最初のサンプルと、ＤＭＴ信号内の各ブロックの複数の最後のサンプルとを含むことを特徴とする請求項１記載のＤＭＴモデム。
【請求項４】
前記演算ユニットは、さらに、式
0004673485.tif 000009
によって定義されるチャネルインパルス応答を推定することを特徴とする請求項３記載のＤＭＴモデム。ここで、Ｋは平均化のためのブロック数、ｙ（ｉＤ）はブロック内の最初のサンプル、ｙ（ｉＤ＋Ｎ＋１）…ｙ（ｉＤ＋Ｎ＋Ｌ−１）は各ブロックの最後のＬ個のサンプル、＾H=＾ｈ1...＾ｈL-1はチャネルインパルス応答推定値である。
【請求項５】
前記チャネルは、時変チャネルを含み、
前記演算ユニットは、さらに、式
0004673485.tif 000010
によって定義されるチャネルインパルス応答を推定することを特徴とする請求項４記載のＤＭＴモデム。ここで、＾Hｋはブロックｉにちなんだチャネルインパルス応答推定値、＾Hｋ+1はブロックｉ＋１にちなんだチャネルインパルス応答推定値、ブロックαは、その値が０で無いが、同時に０に極めて近い値をとる調整因子である。
【請求項６】
前記演算ユニットは、さらに、式
0004673485.tif 000011
によって定義されるチャネルインパルス応答を推定することを特徴とする請求項１記載のＤＭＴモデム。ここで、Ｋは平均化のためのブロック数、ｙ（ｉＤ）はブロックの最初のサンプル、ｙ（ｉＤ＋Ｎ＋１）…ｙ（ｉＤ＋Ｎ＋Ｌ−１）は各ブロックの最後のＬ−１個のサンプル、＾H=＾ｈ1...＾ｈL-1はチャネルインパルス応答推定値である。
【請求項７】
前記チャネルは、時変チャネルを含み、
前記演算ユニットは、さらに、式
0004673485.tif 000012
によって定義されるチャネルインパルス応答を推定することを特徴とする請求項１記載のＤＭＴモデム。ここで、＾Hｋはブロックｉにちなんだチャネルインパルス応答推定値、＾Hｋ+1はブロックｉ＋１にちなんだチャネルインパルス応答推定値、ｙ（ｉＤ）はブロックｉの最初のサンプル、ｙ（ｉＤ＋Ｎ＋１）…ｙ（ｉＤ＋Ｎ＋Ｌ−１）はブロックｉの最後のＬ−１個のサンプル、ブロックαは、その値が０で無いが、同時に０に極めて近い値をとる調整因子である。
【請求項８】
ＤＭＴ信号を受信する受信ユニットをさらに有することを特徴とする請求項１記載のＤＭＴモデム。
【請求項９】
少なくとも自己相関関数を記憶するメモリユニットをさらに有することを特徴とする請求項１記載のＤＭＴモデム。
【請求項１０】
前記モデムはＤＳＬモデムを含むことを特徴とする請求項１記載のＤＭＴモデム。
【請求項１１】
前記モデムはディジタル信号プロセッサを含むことを特徴とする請求項１記載のＤＭＴモデム。
【請求項１２】
前記モデムはディジタル信号プロセッサチップセットを含むことを特徴とする請求項１記載のＤＭＴモデム。
【請求項１３】
前記モデムは固定小数点演算回路を含むことを特徴とする請求項１記載のＤＭＴモデム。
【請求項１４】
式
0004673485.tif 000013
によって定義される、ＤＭＴ信号に対するチャネルインパルス応答を推定する演算ユニットを有することを特徴とするＤＭＴモデム。ここで、＾Hｋはブロックｉにちなんだチャネルインパルス応答推定値、＾Hｋ+1はブロックｉ＋１にちなんだチャネルインパルス応答推定値、ｙ（ｉＤ）はブロックｉの最初のサンプル、ｙ（ｉＤ＋Ｎ＋１）…ｙ（ｉＤ＋Ｎ＋Ｌ−１）はブロックｉの最後のＬ−１個のサンプル、αは、その値が０で無いが、同時に０に極めて近い値をとる調整因子である。
【請求項１５】
ＤＭＴ信号を受信する受信ユニットをさらに有することを特徴とする請求項１４記載のＤＭＴモデム。
【請求項１６】
少なくとも自己相関関数を記憶するメモリユニットをさらに有することを特徴とする請求項１４記載のＤＭＴモデム。
【請求項１７】
前記モデムはＤＳＬモデムを含むことを特徴とする請求項１４記載のＤＭＴモデム。
【請求項１８】
前記モデムはディジタル信号プロセッサを含むことを特徴とする請求項１４記載のＤＭＴモデム。
【請求項１９】
前記モデムはディジタル信号プロセッサチップセットを含むことを特徴とする請求項１４記載のＤＭＴモデム。
【請求項２０】
前記モデムは固定小数点演算回路を含むことを特徴とする請求項１４記載のＤＭＴモデム。
【請求項２１】
式
0004673485.tif 000014
によって規定された自己相関関数を用いてＤＭＴ信号に対するチャネルインパルス応答を推定するプログラムコードを有することを特徴とする、ＤＭＴ信号に対するチャネルインパルス応答のブラインドチャネル推定を実行するためのプログラマブル媒体。ここで、Ｒｙ（ｋ）は自己相関関数、ｘ（）は入力ＤＭＴ信号、Ｄは送信ブロック長、Ｎは情報ブロック長、Ｅは期待値演算子、ｈ（）はチャネルインパルス応答、ｍ、ｕ、ｋはサンプルインデックス、およびｉはＤＭＴ信号のｉ番目のブロックを示すブロックインデックスである。
【請求項２２】
受信信号の自己相関関数を用いてチャネルインパルス応答を推定するプログラムコードをさらに有することを特徴とする請求項２１記載のプログラマブル媒体。
【請求項２３】
前記インパルス応答は、ＤＭＴ信号の１ブロック内の最初のサンプルと、ＤＭＴ信号内の各ブロックの複数の最後のサンプルとを含むことを特徴とする請求項２２記載のプログラマブル媒体。
【請求項２４】
式
0004673485.tif 000015
によって定義されるチャネルインパルス応答を推定するプログラムコードをさらに有することを特徴とする請求項２３記載のプログラマブル媒体。ここで、Ｋは平均化のためのブロック数、ｙ（ｉＤ）はブロック内の最初のサンプル、ｙ（ｉＤ＋Ｎ＋１）…ｙ（ｉＤ＋Ｎ＋Ｌ−１）は各ブロックの最後のＬ−１個のサンプル、＾H=＾ｈ1...＾ｈL-1はチャネルインパルス応答推定値である。
【請求項２５】
前記チャネルは、時変チャネルを含み、
式
0004673485.tif 000016
によって定義されるチャネルインパルス応答をさらに推定するプログラムコードをさらに有することを特徴とする請求項２４記載のプログラマブル媒体。ここで、＾Hｋはブロックｉにちなんだチャネルインパルス応答推定値、＾Hｋ+1はブロックｉ＋１にちなんだチャネルインパルス応答推定値、αは、その値が０で無いが、同時に０に極めて近い値をとる調整因子である。
【請求項２６】
式
0004673485.tif 000017
によって定義されるチャネルインパルス応答を推定するプログラムコードをさらに有することを特徴とする請求項２１記載のプログラマブル媒体。ここで、Ｋは平均化のためのブロック数、ｙ（ｉＤ）はブロック内の最初のサンプル、ｙ（ｉＤ＋Ｎ＋１）…ｙ（ｉＤ＋Ｎ＋Ｌ−１）は各ブロックの最後のＬ−１個のサンプル、＾H=＾ｈ1...＾ｈL-1はチャネルインパルス応答推定値である。
【請求項２７】
前記チャネルは、時変チャネルを含み、
式
0004673485.tif 000018
によって定義されるチャネルインパルス応答を推定するように適応したプログラムコードをさらに有することを特徴とする請求項２１記載のプログラマブル媒体。ここで、＾Hｋはブロックｉにちなんだチャネルインパルス応答推定値、＾Hｋ+1はブロックｉ＋１にちなんだチャネルインパルス応答推定値、ｙ（ｉＤ）はブロックｉの最初のサンプル、ｙ（ｉＤ＋Ｎ＋１）…ｙ（ｉＤ＋Ｎ＋Ｌ−１）はブロックｉの最後のＬ−１個のサンプル、αは、その値が０で無いが、同時に０に極めて近い値をとる調整因子である。
【請求項２８】
ディジタル形式のＤＭＴ信号を受信する受信セクションをさらに有することを特徴とする請求項２１記載のプログラマブル媒体。
【請求項２９】
少なくとも自己相関関数を記憶するメモリセクションをさらに有することを特徴とする請求項２１記載のプログラマブル媒体。
【請求項３０】
前記媒体は、さらに、ＤＭＴモデムを制御することを特徴とする請求項２１記載のプログラマブル媒体。
【請求項３１】
前記媒体は、さらに、ＤＳＬモデムを制御することを特徴とする請求項２１記載のプログラマブル媒体。
【請求項３２】
前記媒体はディジタル信号プロセッサを含むことを特徴とする請求項２１記載のプログラマブル媒体。
【請求項３３】
前記媒体は少なくとも１つの電子記憶デバイスを含むことを特徴とする請求項２１記載のプログラマブル媒体。
【請求項３４】
式
0004673485.tif 000019
によって定義されるチャネルインパルス応答を推定するプログラムコードを有することを特徴とする、ＤＭＴ信号に対するチャネルインパルス応答のブラインドチャネル推定を実行するためのプログラマブル媒体。ここで、＾Hｋはブロックｉにちなんだチャネルインパルス応答推定値、＾Hｋ+1はブロックｉ＋１にちなんだチャネルインパルス応答推定値、ｙ（ｉＤ）はブロックｉの最初のサンプル、ｙ（ｉＤ＋Ｎ＋１）…ｙ（ｉＤ＋Ｎ＋Ｌ−１）はブロックｉの最後のＬ−１個のサンプル、αは、その値が０で無いが、同時に０に極めて近い値をとる調整因子である。
【請求項３５】
ディジタル形式のＤＭＴ信号を受信する受信セクションをさらに有することを特徴とする請求項３４記載のプログラマブル媒体。
【請求項３６】
少なくとも自己相関関数を記憶するメモリセクションをさらに有することを特徴とする請求項３４記載のプログラマブル媒体。
【請求項３７】
前記媒体はＤＭＴモデムを制御することを特徴とする請求項３４記載のプログラマブル媒体。
【請求項３８】
前記媒体はＤＳＬモデムを制御することを特徴とする請求項３４記載のプログラマブル媒体。
【請求項３９】
式
0004673485.tif 000020
によって規定された自己相関関数を用いてＤＭＴ信号に対するチャネルインパルス応答を推定するステップを有することを特徴とする、ＤＭＴ信号に対するチャネルインパルス応答のブラインドチャネル推定を実行する方法。ここで、Ｒｙ（ｋ）は自己相関関数、ｘ（）は入力ＤＭＴ信号、Ｄは送信ブロック長、Ｎは情報ブロック長、Ｅは期待値演算子、ｈ（）はチャネルインパルス応答、ｍ、ｕ、ｋはサンプルインデックス、およびｉはＤＭＴ信号のｉ番目のブロックを示すブロックインデックスである。
【請求項４０】
受信信号の自己相関関数を用いてチャネルインパルス応答を推定するステップをさらに有することを特徴とする請求項３９記載の方法。
【請求項４１】
前記インパルス応答は、ＤＭＴ信号の１ブロック内の最初のサンプルと、ＤＭＴ信号内の各ブロックの複数の最後のサンプルとを含むことを特徴とする請求項４０記載の方法。
【請求項４２】
式
0004673485.tif 000021
によって定義されるチャネルインパルス応答を推定するステップをさらに有することを特徴とする請求項４１記載の方法。ここで、Ｋは平均化のためのブロック数、ｙ（ｉＤ）はブロック内の最初のサンプル、ｙ（ｉＤ＋Ｎ＋１）…ｙ（ｉＤ＋Ｎ＋Ｌ−１）は各ブロックの最後のＬ−１個のサンプル、＾H=＾ｈ1...＾ｈL-1はチャネルインパルス応答推定値である。
【請求項４３】
前記チャネルは、時変チャネルを含み、
式
0004673485.tif 000022
によって定義されるチャネルインパルス応答を推定するステップをさらに有することを特徴とする請求項４２記載の方法。ここで、＾Hｋはブロックｉにちなんだチャネルインパルス応答推定値、＾Hｋ+1はブロックｉ＋１にちなんだチャネルインパルス応答推定値、αは、その値が０で無いが、同時に０に極めて近い値をとる調整因子である。
【請求項４４】
式
0004673485.tif 000023
によって定義されるチャネルインパルス応答を推定するステップをさらに有することを特徴とする請求項３９記載の方法。ここで、Ｋは平均化のためのブロック数、ｙ（ｉＤ）はブロック内の最初のサンプル、ｙ（ｉＤ＋Ｎ＋１）…ｙ（ｉＤ＋Ｎ＋Ｌ−１）は各ブロックの最後のＬ−１個のサンプル、＾H=＾ｈ1...＾ｈL-1はチャネルインパルス応答推定値である。
【請求項４５】
前記チャネルは、時変チャネルを含み、
式
0004673485.tif 000024
によって定義されるチャネルインパルス応答を推定するステップをさらに有することを特徴とする請求項３９記載の方法。ここで、＾Hｋはブロックｉにちなんだチャネルインパルス応答推定値、＾Hｋ+1はブロックｉ＋１にちなんだチャネルインパルス応答推定値、ｙ（ｉＤ）はブロックｉの最初のサンプル、αは、その値が０で無いが、同時に０に極めて近い値をとる調整因子である。
【請求項４６】
ＤＭＴ信号を受信するステップをさらに有することを特徴とする請求項３９記載の方法。
【請求項４７】
少なくとも自己相関関数を記憶するステップをさらに有することを特徴とする請求項３９記載の方法。
【請求項４８】
式
0004673485.tif 000025
によって定義されるチャネルインパルス応答を推定するステップを有することを特徴とする、ＤＭＴ信号に対するチャネルインパルス応答のブラインドチャネル推定を実行する方法。ここで、＾Hｋはブロックｉにちなんだチャネルインパルス応答推定値、＾Hｋ+1はブロックｉ＋１にちなんだチャネルインパルス応答推定値、ｙ（ｉＤ）はブロックｉの最初のサンプル、ｙ（ｉＤ＋Ｎ＋１）…ｙ（ｉＤ＋Ｎ＋Ｌ−１）はブロックｉの最後のＬ−１個のサンプル、αは、その値が０で無いが、同時に０に極めて近い値をとる調整因子である。
【請求項４９】
ＤＭＴ信号を受信するステップをさらに有することを特徴とする請求項４８記載の方法。
【請求項５０】
少なくとも自己相関関数を記憶するステップをさらに有することを特徴とする請求項４８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル通信に関し、特に、ＤＭＴ信号に対するチャネルインパルス応答のブラインドチャネル推定を実行する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットはわれわれと密接に関係している。数百万人の人々が毎日インターネットにアクセスして、リモートコンピュータに格納された、健康から財産までのあらゆることに関する情報をダウンロードしている。インターネットを使ったことがある者（以下、このような人を「ユーザ」という）は知っているように、このようなリモートコンピュータからユーザのコンピュータに情報が伝送されるのにはしばらくの時間がかかることがある。ビデオや画像情報の場合、この待ち時間は非常に長くなることがある。待ち時間の多くは、情報が依然として比較的遅い速度（例えば、５６Ｋビット／秒以下）を用いて送信されていることによる。より高速の情報伝送に対する消費者およびビジネスの需要に応じて、より高速に、あるいは、より効率的に情報を伝送する技術が開発されている。開発されているそのような方法の１つは、標準的な電話信号および装置の代わりにＤＳＬ信号および装置を使用する。これらの信号および装置はＤＳＬ「回線」を構成する。現在、多くの電話会社が、上記の「待機戦術」を避けることに関心のあるビジネスおよび消費者にＤＳＬ回線を提供している。
【０００３】
ＤＳＬ回線を通じて情報を送受信する通常の方法は、ＤＭＴ信号を使用するものである。ＤＭＴ信号を送受信するように設計されたトランシーバをＤＭＴトランシーバという。
【０００４】
ＤＳＬ回線は、情報の送信、受信、再送信および再受信が行われる「通信チャネル」とみなすことができる。ＤＭＴトランシーバが、別のＤＭＴトランシーバから送信された信号を正しく抽出し再構成するためには、信号が通った通信チャネルに関してできるだけ多くの情報を受信側トランシーバが知ることが重要である。通信チャネルを特徴づけるためにＤＭＴトランシーバによってしばしば使用されるパラメータの１つは、チャネルの「インパルス応答」と呼ばれる。
【０００５】
およそ、通信チャネルのインパルス応答を測定するには２つの方法がある。基準（リファレンス）信号を使用する方法と、「ブラインドチャネル」推定法を使用する方法である。第１の方法は、各トランシーバ間で個別の「トレーニング」信号すなわち基準信号を伝送する必要がある。この参照信号は、注目しているチャネルのインパルス応答を決定するために使用される。基準信号の一例は、ディジタルビットの擬似ランダムシーケンスからなる信号である。与えられたチャネルのインパルス応答が推定されると、それを用いて、あるＤＭＴトランシーバが、別のＤＭＴトランシーバによってもともと送信された信号を再構成することができる。一般に、与えられた通信チャネルのインパルス応答は、ブラインドチャネル推定法を使用するよりも基準信号を使用したほうが高速に（すなわち、短時間で）決定することができる。しかし、基準信号法の欠点は、個別の基準信号の生成および使用が必要なことである。基準信号を用いてインパルス応答を決定するＤＭＴトランシーバは通常、ブラインドチャネル推定法を用いるものより高価である。さらに、コストにかかわらず、個別の基準信号を使用することが非現実的な状況がある。さらに、基準信号の送信、受信および再送信は、帰路チャネルの障害により損なわれることがある。
【０００６】
上記の欠点および状況を考慮すると、メーカは、ブラインドチャネル推定法をＤＭＴトランシーバに組み込みたいと考える。今までのところ、従来のブラインドチャネル推定法も実装は同様に高価である。この費用の多くは、従来の推定法が連立一次方程式系の解を必要とすることによる。これらの方程式は、除算、平方根および逆行列のような複雑な数学演算を含む。これらのタイプの演算を実行するには、複雑で高価なハードウェア・ソフトウェアが必要である。これに対して、従来のＤＭＴトランシーバでふつう使用されているハードウェア・ソフトウェア（例えば、固定小数点演算回路）は、比較的安価であるが、これらの演算を実行することができない。理解されるように、メーカは、このような方法の選択に伴う高いコストを避けるため、これらの複雑な演算を実行するのに必要なタイプのハードウェア・ソフトウェアをＤＭＴトランシーバに組み込むのには消極的であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ＤＭＴ信号に対する通信チャネルのチャネルインパルス応答のブラインドチャネル推定を行うために用いられるタイプの演算を簡単化することにより、低コストのＤＭＴトランシーバが得られると考えられる。
【０００８】
そこで、ＤＭＴ信号に対するチャネルインパルス応答のブラインドチャネル推定を実行するために用いられるタイプの演算を簡単化する方法および装置を提供することが望ましい。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ＤＭＴ信号に対するチャネルインパルス応答のブラインドチャネル推定を実行する方法および装置が提供される。本発明による新規な装置は、受信信号の自己相関関数を用いてインパルス応答を推定するように適応した演算ユニットを有する。他の装置／演算ユニットが、この自己相関関数を利用して、インパルス応答の推定をさらに簡単化する。時不変（スタティック）チャネルおよび時変チャネルのいずれのインパルス応答も、本発明による装置を用いて決定することができる。オプションとして、これらの装置はそれぞれ、ＤＭＴ信号を受信するように適応した受信ユニットと、少なくとも自己相関関数を記憶するように適応したメモリとを有することが可能である。このような装置の例としては、ＤＭＴモデム、ＤＳＬモデム、ディジタル信号プロセッサあるいはディジタル信号プロセッサチップセットがある。この装置は、固定小数点演算回路として実現することも可能である。
【００１０】
装置に加えて、本発明は、当業者に周知の形式で書かれたプログラムコードを記憶するフロッピーディスク、光ディスクなどの記憶デバイスのようなプログラム可能（プログラマブル）媒体、および、本発明の機能および作用を実行する方法としても実現される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
ＤＭＴ伝送信号（記号ｘ（ｎ）で表すことができる）は、順次送信される「ブロック」のシーケンス（列）からなる。各ブロックは、一連のデータサンプル（以下「サンプル」という）からなる。例えば、１ブロックは２５６サンプルからなる。ＤＭＴ信号の各ブロック内のサンプルは、テルテール(telltale)方式で配列される。各ブロックの最初の数個のサンプルは、当業者には「巡回プレフィクス」と呼ばれるが、そのブロックの最後の数個のサンプルと同一である。例えば、ＤＭＴ信号内のあるブロックの最初の１６サンプルがシーケンス「１１１１１１１１００００００００」からなる場合、同じブロックの最後の１６サンプルは同じシーケンス、すなわち「１１１１１１１１００００００００」からなる。理解すべき点であるが、上記のシーケンスはＤＭＴ信号の単純化した例である。通常、ＤＭＴ信号は、バイナリ（２元）サンプル（すなわち、「１」と「０」）からなる必要はない。サンプルは、「５，−１，２．３，０，４，１．２，０，０」などのような実数値からなることも可能である。今までのところ、同一のサンプルをブロックの最初と最後に置くことは、２つの目的に役立つことが知られている。第１の目的は、ＤＭＴ信号内の隣り合うブロックどうしの間にバッファゾーンを設けることである。これは、「ブロック間干渉」として知られる信号漏洩の効果の低減に役立つ。第２に、ブロックの最初と最後に同一のサンプルを使用することにより、ＤＭＴ信号が周期信号のように見えることである。このような周期信号を使用することにより、ＤＭＴトランシーバは、例えば高速フーリエ変換法を用いて、チャネルにより信号に導入される誤りを訂正することができる。
【００１２】
ＤＭＴ信号は各ブロックの最初と最後に同一のサンプルを有するため、「周期定常性」を有する(cyclostationary)という。
【００１３】
本発明は、従来考えられたなかった方法でＤＭＴ信号の周期定常性を利用して、チャネルのインパルス応答のブラインドチャネル推定を簡単化する。
【００１４】
一般に、チャネルのインパルス応答は、次式から決定することができる。
ｙ（ｎ）＝ｈ（ｎ）＊ｘ（ｎ），  ｈ（ｎ）＝［ｈ0，ｈ1，...，ｈL-1］  （１）
ただし、ｘ（ｎ）は、チャネルに入力されるＤＭＴ信号を表し、ｙ（ｎ）は出力であり、ｈ（ｎ）はインパルス応答であり、演算子＊は、ｙ（ｎ）がｈ（ｎ）とｘ（ｎ）の「畳込み」から決定されることを示す。ｘ（ｎ）およびｙ（ｎ）の両方が既知のこともあり、ｙ（ｎ）のみが既知のこともある。チャネルインパルス応答ｈ（ｎ）のブラインドチャネル推定は、受信信号ｙ（ｎ）のみの知識だけに基づく。
【００１５】
従来の方法は、式（１）により与えられるインパルス応答ｈ（ｎ）を、連立一次方程式系を用いて推定しようとする。このような方程式を解くには、通常のＤＭＴトランシーバにはない複雑なハードウェア・ソフトウェアが必要である。これに鑑み、本発明は、新規な方法を用いて、すなわち、自己相関関数を用いることにより、式（１）を解く。
【００１６】
連立一次方程式の代わりに自己相関関数を用いて式（１）を解くことにより、複雑なハードウェア・ソフトウェアを使用する必要がなくなる。代わりに、従来のＤＭＴで用いられている固定小数点演算ハードウェア・ソフトウェアを、チャネルのインパルス応答の推定を実行するように適応させることができる。具体的には、本発明における自己相関関数は、複雑な連立一次方程式を解くために必要な逆行列や除算の代わりに、加算および乗算からなる。
【００１７】
インパルス応答が推定されると、それを用いて、受信側ＤＭＴトランシーバ（すなわち、受信機）は、送信側ＤＭＴトランシーバ（すなわち、送信機）から送信されたＤＭＴ信号を再構成することができる。すなわち、トランシーバは、チャネルのインパルス応答を使用して、ＤＭＴ信号が通ったチャネルにより変更されたＤＭＴ信号を再構成する。
【００１８】
本発明の実施例では、自己相関関数は次式により表される。
Ｒy（ｋ）＝Ｅ｛ｙ（ｉＤ）ｙ（ｉＤ＋Ｎ＋ｋ）｝，  ｋ＝０，１，...，Ｌ−１    （２）
ただし、Ｄはブロック長であり、ｙ（ｉＤ）は、トランシーバにより受信されたＤＭＴ信号のｉ番目のブロックの最初のサンプルである。式（２）は、次のように書き直すことができる。
【数１】
0004673485.tif 000002
これは、式（２）における項ｙ（ｉＤ）およびｙ（ｉＤ＋Ｎ＋ｋ）に次式を代入することにより得られたものである。
【数２】
0004673485.tif 000003
【００１９】
式（３）は、自己相関関数を形成する総和の中に「期待値演算子」Ｅを移動することにより、次式で与えられるようにさらに書き直すことができる。
【数３】
0004673485.tif 000004
【００２０】
やや話が前後するが、自己相関関数を用いてチャネルのインパルス応答のブラインドチャネル推定を実行することは、それ自体新規である。
【００２１】
本発明の前には、当業者の認識によれば、次式で与えられるＤＭＴ信号
【数４】
0004673485.tif 000005
は、サンプルｘi,jからなり、これらのサンプルｘi,jは、次式により示されるような「白色同一独立分布」であるとして特徴づけることができるとされていた。
Ｅ｛ｘi,jｘm,k｝＝δ（ｉ−ｍ）δ（ｊ−ｋ）    （７）
ただし、δは、ｉ＝ｋのときδ（ｉ−ｋ）＝１、それ以外のときδ（ｉ−ｋ）＝０という差関数である。
【００２２】
簡単にいえば、本発明による第１の発見は、自己相関関数を用いてＤＭＴ信号のチャネルインパルス応答のブラインドチャネル推定を実行する方法および装置に関する。しかし、本発明はこれのみにとどまらない。
【００２３】
本発明によるその次の発見は、式（５）によって与えられる自己相関関数をさらに簡単化したことである。この時点で、本発明の発明者は、ＤＭＴ信号の周期定常性を用いて、自己相関関数の簡単化を達成することができることを認識した。
【００２４】
式（５）は、ＤＭＴ信号のインパルス応答に対する自己相関関数を与える。上記のように、ＤＭＴ信号は周期定常である。このため、式（７）で表される「独立」性のために多くの交差項（クロスターム）が代数的にキャンセルすることにより、式（５）は簡単化される。この独立性によれば、項Ｅ｛ｘ（ｉＤ−ｍ）ｘ（ｉＤ＋Ｎ＋ｋ−ｕ）｝は、サンプルインデックスｍ＝０かつサンプルインデックスｕ＝ｋのときにのみ０でない。このことを考慮すると、式（５）は次のように簡単化される。
Ｒy（ｋ）＝ｈ0ｈk    （８）
任意にｈ0＝１とおく（ｈ0はスケーリング定数であるのでこれが可能である）ことにより、式（８）は次のようになる。
Ｒy（ｋ）＝ｈk，  ｋ＝１，...，Ｌ−１    （９）
【００２５】
式（９）に示されるように、本発明は、受信信号ｙ（ｎ）の自己相関関数Ｒy（ｋ）から、チャネルのインパルス応答ｈkを推定する。
【００２６】
本発明の実施例では、式（５）における期待値演算子を時間平均で置き換え、式（９）を次式に変換することができる。
【数５】
0004673485.tif 000006
ただし、Ｋは、平均を実行するブロック数であり、ｙ（ｉＤ）はブロック内の最初のサンプルであり、ｙ（ｉＤ＋Ｎ＋１），...，ｙ（ｉＤ＋Ｎ＋Ｌ−１）は、各ブロックの最後のＬ−１個のサンプルであり、＾ｈ1，...，＾ｈL-1は、インパルス応答推定値である。
【００２７】
こうして、式（１０）のように、チャネルのインパルス応答を決定する簡単化された方法が得られる。
【００２８】
以上、本発明の２つの発見、すなわち、自己相関関数を用いてチャネルのインパルス応答のブラインドチャネル推定を実行すること、および、ＤＭＴ信号の周期定常性を用いて推定プロセスを簡単化すること、について詳細に説明した。
【００２９】
本発明はこれにはとどまらない。実世界のチャネルでは、インパルス応答は絶えず変化する。式（１０）は、チャネルのインパルス応答の変化を追跡するように多少修正しなければならない。本発明の実施例では、式（１０）は、次のように変えることができる。
【数６】
0004673485.tif 000007
式（１１）は、時間とともにインパルス応答が変動するチャネルに対して、ｉ＋１番目のブロックの最後におけるチャネルのインパルス応答の推定値を与える。式（１１）において、αは、０ではないが、同時に、０にきわめて近い値を有する調整係数である。インパルス応答の時間的な変化を反映するように式（１０）を適応させるため、本発明は、式（１０）における時間平均操作を「漏れのある」(leaky)求積で置き換えて、式（１１）に到達する。
【００３０】
この説明のはじめのほうで、チャネルのインパルス応答はブラインドチャネル推定法を用いて、あるいは、基準信号を用いて、推定することができることに注意した。図１に、これらの２つの方法の比較結果を示す。
【００３１】
図１に示した比較において、実線は、基準信号を用いて推定された特定の試験チャネルの既知のインパルス応答を表し、破線は、本発明の式（１０）を用いた同じ試験チャネルのインパルス応答の推定値を表す。図１に示されるように、本発明によって生成されたインパルス応答推定値は、チャネルの既知のインパルス応答とよく相関している。図１に示す実験的比較において、利用された試験チャネルは、測定された長さが８，０００フィート（２．４ｋｍ）のツイストペア銅線であった。この長さは、ＤＳＬモデム／回線の消費者すなわちユーザと、電話会社交換局との間のおよその長さを代表しているために選択された。使用された銅線のゲージは２６ＡＷＧであった。
【００３２】
式（５）によって与えられる自己相関関数と、式（１０）および（１１）によって与えられるインパルス応答は、本発明による装置、プログラマブル媒体および方法として実現される。
【００３３】
例えば、図２Ａに、ユーザの家庭または事務所（以下まとめて「宅内」という）３と、電話会社交換局４との間の代表的な接続すなわちローカルループ（加入者線）を示す。これら２つを接続するのは、音声およびデータの両方の信号を送信するように適応したツイストペア銅線５である。
【００３４】
交換局４内には、第１のＤＭＴトランシーバ２が設置されている。第２のＤＭＴトランシーバ１は、ユーザの宅内３に設置される。図２Ａに示すように、両方のトランシーバは、銅線５を通じて互いに接続される。
【００３５】
ＤＭＴトランシーバ１、２は、トランシーバ１、２間で銅線５を通じて交換されるＤＭＴ信号に対して、チャネル（例えば、銅線５）のブラインドチャネル推定を実行するように適応した装置を有する。
【００３６】
さらに詳細には、図２Ｂに、トランシーバの拡大図を示す。本発明の実施例では、各トランシーバ１、２は、自己相関関数（例えば、式（５）によって与えられる関数）を用いてＤＭＴ信号に対するチャネル５のインパルス応答のブラインドチャネル推定を実行するように適応した演算ユニットあるいは演算手段６を有する。さらに、各トランシーバの演算ユニットは、式（１０）または（１１）によって定義されるインパルス応答を用いてチャネル５のインパルス応答のこのような推定を実行するように適応することも可能である。本発明のさらに別の実施例では、各演算ユニットは、式（５）によって与えられる自己相関関数と、式（１０）によって定義されるインパルス応答と、式（１１）によって定義されるインパルス応答とを用いてチャネル５のインパルス応答を推定するように適応することも可能である。簡単にいえば、各トランシーバ１、２は、式（１）〜（１１）のそれぞれで実現される演算と、それぞれの式に関連する中間演算とを実行するように適応可能である。トランシーバ１、２から得られるインパルス応答推定値は、顧客の宅内３と電話交換局４の間の接続の完全性を維持するのに本質的な、有用、具体的かつ明確な推定値である。
【００３７】
図２Ｂは、受信ユニットあるいは受信手段７と、メモリユニットあるいはメモリ手段８も示している。各トランシーバ１、２は、オプションとして、これらの追加ユニットのうちの一方または両方を有することが可能である。受信ユニット７は、チャネル５を通じてＤＭＴ信号を受信するように適応可能である。受信ユニット７は、このＤＭＴ信号を、処理などのために演算ユニット６に送る。メモリユニット８は、とりわけ、式（５）によって定義されるような自己相関関数を記憶するように適応可能である。さらに、メモリユニット８は、式（１０）もしくは（１１）またはその両方によって定義されるチャネル５のインパルス応答を記憶するように適応可能である。
【００３８】
装置１、２はＤＭＴトランシーバとして示されているが、本発明はこれには限定されない。本発明の代替実施例では、装置１、２は、ＤＭＴモデム、ＤＳＬモデム、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ＤＳＰチップセットまたは固定小数点演算回路を有することも可能である。後の３つは、通常、ＤＳＬモデムのようなより大規模な装置にある。
【００３９】
本発明の発明者の考えるところでは、本発明を理解するためには、さらに、チャネル応答の推定に関連する演算ユニットの機能について説明するのが有用である。例えば、図３は、本発明の一実施例に従って、式（１１）によって定義される時変チャネルのインパルス応答のブラインドチャネル推定を実行するのに必要な機能要素を含む演算ユニット６のブロック図である。演算ユニット６は、ほんの少しの例を挙げればＤＭＴトランシーバ、ＤＭＴモデム、ＤＳＬモデム、ＤＳＰまたはＤＳＰチップセットのような装置の一部をなすことが可能な固定小数点演算回路を含むことが可能である。
【００４０】
図３のユニット６の動作方法の一例は以下の通りである。受信信号ベクトルＹiの最後のＬ個のサンプルが、ＤＭＴ信号のブロックの最初のサンプルｙ（ｉＤ）とともに、ユニット６に入力される。次に、このサンプルに、調整係数αを乗じる（この場合、×の記号は乗算を示す）。この乗算により得られた結果を積分し、チャネルのインパルス応答Ｈの推定値として出力する。チャネル自体の時変性を考慮に入れるため、受信信号Ｙiの後続の各サンプルにオフセット「１−α」を加える。このオフセットは、遅延Ｚ-1を用いて生成される。
【００４１】
ここまでの説明は、本発明を実行することが可能な装置あるいはハードウェアに注目してきた。図３に関連するものを含む上記の作用および機能のほとんどは、すべてではないとしても、ソフトウェア／ファームウェアでも実現可能である。図４に、自己相関関数（例えば、式（５）によって与えられる関数）を用いてＤＭＴ信号に対するチャネル５のインパルス応答のブラインドチャネル推定を実行するように適応したプログラムコードあるいはコード手段１１ａ〜ｉを含むプログラマブル媒体あるいはプログラム媒体１０を示す（ここで、ｉは、プログラマブル媒体１０を構成するコードの最終ブロックである）。演算ユニットの場合と同様に、プログラマブル媒体１０、したがってプログラムコード１１ａ〜ｉは、さらに、（１０）または（１１）によって定義されるインパルス応答を用いてチャネル５のインパルス応答の推定を行うように適応することも可能である。本発明のさらに別の実施例では、媒体１０はさらに、式（５）によって与えられる自己相関関数と、式（１０）によって定義されるインパルス応答と、式（１１）によって定義されるインパルス応答とを用いてチャネル５のインパルス応答を推定するように適応することも可能である。簡単にいえば、媒体１０は、式（１）〜（１１）で実現される演算と、それぞれの式に関連する中間演算とを実行するように適応可能である。
【００４２】
本発明の代替実施例では、媒体１０は、チャネル５を通じてディジタル形式のＤＭＴ信号を受信し、それを用いてチャネル５のインパルス応答を推定するように適応したプログラムコード１１ａ〜ｉと、少なくとも、式（５）によって定義される自己相関関数、式（１０）、式（１１）によって定義されるチャネル５のインパルス応答またはこれらの３つの何らかの組合せを記憶するように適応したメモリセクション１２とを含む受信セクションを有することも可能である。
【００４３】
図４においてプログラマブル媒体１０は、ＤＭＴトランシーバ１または２の一部として示されているが、これは単なる例示であり、本発明はこれには限定されない。本発明の代替実施例では、この媒体は、ＤＭＴモデムまたはＤＳＬモデムなどの一部とすることも可能である。全般的に、媒体１０は、トランシーバ、モデムなどのインパルス応答のブラインドチャネル推定を制御するように適応することが可能である。
【００４４】
プログラマブル媒体１０およびプログラムコード１１ａ〜ｉは、図３に示した機能要素によって実行される作用および機能を実行するように適応することも可能である。
【００４５】
媒体１０の実例としては、少なくとも、ＤＳＰ、フロッピーディスク、光ディスクなどの電子記憶デバイスがある。
【００４６】
上記の説明を通じて、プログラムコード１１ａ〜ｉに言及してきた。理解されるべき点であるが、上記の説明および特許請求の範囲において、「プログラムコード」という用語は、１行または複数行のプログラムコードを意味する。すなわち、本発明は、本発明の上記の機能および作用が１行または複数行のプログラムコードを用いて実行されるような実施例を含む。また、理解されるべき点であるが、「プログラマブル媒体」という用語は、ＤＳＰ、マイクロプロセッサ、メモリデバイス、電子記憶デバイスあるいはこれらの何らかの組合せのような、１個または複数の媒体を意味する。本発明は、１行または複数行のプログラムコード１１ａ〜ｉが１個または複数のプログラマブル媒体１０上にあるような実施例を含む。通常、プログラムコード１１ａ〜ｉの行数に関わらず、プログラマブル媒体１０は、ＤＭＴモデムやＤＳＬモデムなどのようなより大きなデバイスの一部である。
【００４７】
上記の説明では、本発明を実現する装置および媒体について述べたが、本発明は、本発明の機能および作用を実行する方法を含む。
【００４８】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明によれば、ＤＭＴ信号に対するチャネルインパルス応答のブラインドチャネル推定を実行するために用いられるタイプの演算を簡単化する方法および装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を用いて実行された、ＤＭＴ信号に対する試験チャネルのインパルス応答のブラインドチャネル推定と、同じチャネル上で基準信号を用いて導出された推定との比較を示す図である。
【図２】Ａは、本発明の一実施例によりＤＭＴ信号に対するチャネルインパルス応答のブラインドチャネル推定を実行するように適応した装置を含むローカルループ（加入者線）のブロック図である。Ｂは、本発明の一実施例による、図２Ａに示した装置の拡大図である。
【図３】本発明の一実施例によりＤＭＴ信号に対するチャネルインパルス応答のブラインドチャネル推定を実行するのに必要な機能要素のブロック図である。
【図４】本発明の一実施例によりＤＭＴ信号に対するチャネルインパルス応答のブラインドチャネル推定を実行するように適応したプログラマブル装置のブロック図である。
【符号の説明】
１  第１のＤＭＴトランシーバ
２  第２のＤＭＴトランシーバ
３  宅内
４  電話会社交換局
５  ツイストペア銅線
６  演算ユニット
７  受信ユニット
８  メモリユニット
１０  プログラマブル媒体
１１  プログラムコード
１２  メモリセクション
【図１】
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【図２】
0004673485.tif 000027
【図３】
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【図４】
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