JP2010531601A - 単一ポート信号リピータ - Google Patents

Abstract

本発明は単一ポート信号リピータに関する。このリピータは、通信手段（３）と並列に接続され、通信手段（３）上に１つのアクセス・ポイント（５）しか必要としない。このリピータ（４）は増幅器、ハイブリッド回路、およびフィードバックを含み、線路を遮断しなければならず、かつチャネルへの２つのアクセス・ポイントを必要とする従来のリピータの欠点なしに、導電性媒体上に構成される通信の有効範囲および伝送容量を増大させる。

Description

本明細書の名称に表されているように、本発明は、通信チャネルとして物理媒体を使用する任意の通信システム用の信号反復システムであり、反復デバイスを導入するのに前記物理媒体を遮断する必要がなく、むしろ反復デバイスが並列に接続されて、信号を反復する、すなわちより大きい有効範囲およびより大きい伝送容量に達するという利点を維持することができる特性をもつ信号反復システムに関する。特に、このデバイスは、信号リピータを配置するために電線路を遮断することが大部分の環境で可能でない電気的ネットワークによる通信に好適である。

したがって、本発明のデバイスの主な利点は、前記リピータ・デバイスを挿入するのに通信チャネルを切断する必要なしに、有効範囲および通信信号の伝送容量を増大させることである。

通信システムは、一般に、空気媒体（無線通信システム）または導電性媒体による通信システムに分類され得る。

両方のタイプのシステムにおいて、両方の媒体の本質的な損失のために、伝送される信号は次第に低下することになり、その後、あり得る受信機の感度閾値より下になり、それによって、ある距離で通信は遮断されることになる。

一般に、有効範囲を増大するかまたは伝送容量を改善するために、信号リピータまたは再生器を含むことが必要である。通信が空気媒体によって行われている場合、リピータの位置は特に問題ではない。対照的に、通信媒体が導電性である場合、前記リピータは前記媒体内に配置され、通信線路が遮断されなければならない可能性がある。多くの場合、これは、使用される通信チャネルのタイプ（例えば電気的ネットワークなど）のために行うことができない。

本発明は、導電性媒体を切断または遮断する必要なしに任意の通信システムの有効範囲および伝送容量を増大させる導電性型信号リピータを示す。

現況技術において、関連する概念をもついくつかの特許があるが、それらは本発明の新規性または進歩性に影響を与えない。例えば、「Ｈｙｂｒｉｄ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ−ｒｅｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｆｏｒ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｃａｂｌｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ」という名称の米国特許第６５９８２３２Ｂ１号は増幅処理を開示しているが、その増幅処理は再生器デバイスの両端で２線−４線変換を行い、デジタル方式で各伝送方向を別々に増幅している。本発明は、チャネルの遮断または各方向の独立した増幅が必要でなく、それによって、必要なハードウェアが、したがって最終コストが簡素化される代替システムを提案する。

別の例は、「Ａｄａｐｔｉｖｅ ｈｙｂｒｉｄ ｃｉｒｃｕｉｔ」という名称の米国特許第３９７３０８９Ａ１号であり、それは、タップ型遅延線フィルタで製作されたアクティブ・ハイブリッドをもつ２線−４線変換器を説明している。前の参考文献で既に見いだされているように、２線−４線変換器を使用すると、双方向リピータの機能を行うために互いに向かい合っているデバイスにうちの２つを挿入するのにチャネルを開くことが必要とされるが、それは、伝送媒体の遮断を必要とすることなくチャネルのポイントにアクセスすることだけを必要とする本発明のデバイスでは必要としないものである。

目的を達成し、前の節で示された欠点を防止するために、本発明は、前記通信チャネルを遮断する必要なしに通信媒体と並列に配置され、単一のアクセス・ポイントを用いて前記媒体にアクセスし、さらに通信チャネルに接続される双方向ポート、入力ポート、および出力ポートをもつハイブリッド回路であって、入力ポートおよび出力ポートが分離されているハイブリッド回路と、増幅器であって、その出力がハイブリッド回路の入力ポートに接続され、その入力がハイブリッド回路の出力ポートに接続される増幅器とを含む単一ポート信号リピータからなる。

信号リピータの動作が最適となるために、ハイブリッド回路は、振動なしの信号利得が得られるようにアクセス・ポイントの通信チャネルのインピーダンスに適応される必要がある。

チャネルへのアクセス・ポイントにおいてリピータによって見られるインピーダンスがどうであるかが既知であるかどうかに応じて、ハイブリッド回路の適応が設計によって固定とされることになるかまたは調整可能とされなければならない。アクセス・ポイントでの通信チャネルのインピーダンスが固定されており、既知である場合、ハイブリッド回路は前記既知の固定インピーダンスに適応するように設計される。対照的に、アクセス・ポイントでの通信チャネルのインピーダンスが事前には未知である場合、適応ハイブリッド回路は前記未知のインピーダンスに適応するように使用される。

適応ハイブリッド回路の実施形態は、正の入力が通信チャネルの信号であり、負の入力が適応フィルタの出力である加算器／減算器回路と、増幅器の出力を通信チャネルへのアクセス・ポイントに接続するインピーダンスと、適応フィルタであって、その入力が増幅器出力であり、その出力が加算器／減算器回路の負の入力である適応フィルタと、単一ポート信号リピータの増幅器の入力への加算器／減算器回路の出力のフィードバックとからなることになる。その結果、増幅器の出力と通信チャネルへのアクセス・ポイントとの間の伝達関数にフィルタを適応させた後に制御された信号利得が達成される。

適応ハイブリッド回路の中核を形成する適応フィルタは、いくつかの方法で、中でもデジタル有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを用いてまたはアナログ有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを用いて実現され得る。アナログまたはデジタルＦＩＲを使用する前の場合のいずれにおいても、フィルタの応答を調整することが必要であり、それは勾配アルゴリズムを適用することよって行われ得るものである。

適応ハイブリッド回路を備えたアナログ単一ポート・リピータを動作させる前に、チャネルへの初期適応を行うことが必要である。これは、フィードバックを切り離し、システムを開ループのままにするステップと、通信チャネルで使用される帯域幅内にスペクトル成分をもつ増幅器に信号を注入するステップと、開ループ・ハイブリッド回路の適応を行い、注入された信号がハイブリッド回路の分離を最大化するステップと、最終的に、リピータ・デバイスとしての通常動作のために再びループを閉じるステップとに従うことによって行われ得る。

通常、通信チャネルへのアクセス・ポイントにアナログ単一ポート・リピータを直接接続することはできず、むしろ、リピータをアクセス・ポイントに接続するために伝送線が使用されなければならない。この場合、前記伝送線の応答が反復処理において考慮に入れられなければならない。リピータが既知の応答の伝送線を介して通信チャネルに接続される場合、ハイブリッド回路の出力と増幅器の入力との間のフィードバック・ループ中の補償がリピータに加えられる。

対照的に、リピータが未知の応答の伝送線を介して通信チャネルに接続される場合、前記未知の応答の伝送線とハイブリッド回路の双方向ポートとの間の遅延がリピータに加えられるかまたは前記遅延がリピータ・デバイスのフィードバック・ループの内部に加えられる。

リピータが未知の応答の伝送線を介して通信チャネルに接続される場合の別の可能性は、補償がハイブリッド回路の出力と増幅器の入力との間のフィードバック・ループに加えられ、増幅器の入力値は通信チャネルのノードのうちの１つまたは複数によって受信された信号に応じて調整されることである。

反復される信号の補償は、通信ネットワークのノードのうちの１つまたは複数で受信される信号を最大化するかまたは前記ノードで受信される信号を最小化するために使用され得る。

最終的に、単一ポート信号リピータはいかなる導電性媒体にも適用され得るが、電気的グリッド、撚り対線、および同軸ケーブルの固有の特徴のため、それらは本発明のデバイスを使用するのに好適な通信チャネルになる。

本明細書のよりよい理解およびそれの重要な部分の形成を容易にするために図が添付されており、その図には本発明の目的が例示的であって限定的でない特徴で示されている。

２つの通信ノードから構成された通信ネットワーク中で単一ポート信号リピータを使用する例を示す図である。 単一ポート信号リピータの装備の前後に得られた結果のいくつかのグラフである。 ループの形態で接続された増幅器とハイブリッド回路とからなる本発明の一般的なデバイスを示す図である。 適応ハイブリッド回路がインピーダンス、加算器／減算器回路、および適応フィルタからなる代替実施形態を示す図である。 反復効果の理論計算を行うためのアクセス・ポイントにおける信号の理論的等価回路の図示と共に前の図のデバイスを示す図である。 適応ハイブリッド回路中でフィルタを適応させるためにデバイス中で使用され得る勾配アルゴリズムによるシステムの識別の形態を示す図である。 デジタル・フィルタ処理による本発明のデバイスの代替実施形態を示す図である。 アナログ・フィルタ処理による発明のデバイスの実施形態を示す図である。 実際の通信環境でリピータを動作させる前の開ループ回路の適応処理を概略的に示す図である。 伝送線による単一ポート・リピータの接続を示す図である。 単一ポート信号リピータを接続するために伝送線を使用することにより引き起こされる、通信チャネルの様々なポイントでの信号への効果を示す図である。 フィードバック・ループ中に伝送線の影響への補償器をもつ本発明のデバイスを示す図である。 未知の伝送によって通信チャネルに接続された本発明のデバイスが使用される場合の信号への効果、および遅延物が本発明のデバイスに含まれている場合に受信される信号を示す図である。 信号が前記受信機ノードの入力において最大化されるように補償器の係数が受信機ノードの情報で計算される実施形態を示す図である。 隣接するネットワークの通信ノードから来る信号が、単一ポート信号リピータのループの補償器の係数を調整することによって最小化されることになる場合の実施形態を示す図である。

本発明の一実施形態が、図で使用された番号付けを参照して以下で説明される。

本発明のデバイスが解決しようとする問題は、理論的観点から、前記チャネルを遮断する必要なしに、通信チャネルを通って進む信号を増幅する回路を設計することからなる。図１は、２つの通信ノード、すなわち送信機（１）と、通信チャネル（３）を介して接続された受信機（２）とがある典型的な場合を示す。本発明のデバイス（４）は信号の反復効果を達成するためにアクセス・ポイント（５）でチャネル（３）に接続される。

図２は、通信チャネル（３）の様々なポイントでの周波数に関連する信号振幅の３つのグラフを示す。参照番号（６）のグラフは送信機ノード（１）の出力での信号を示す。（７）で示されたグラフはチャネル（５）へのアクセス・ポイントでの信号を示し、（８）で示されたグラフは受信機ノード（２）の入力での信号を示す。本発明の単一ポート・リピータが使用されていない場合、信号はチャネル（３）を通過し、図示のレベル（９）に従って徐々に減衰させられ、それによって、信号が受信機ノード（２）の感度閾値よりも低くなるとき、受信機ノード（２）は信号を検知することができない恐れがある。本発明のデバイス（４）を使用することによって、信号はレベル（１０）まで増加することになり、それが受信での検出を容易にすることになる。

単一ポート信号リピータの一般的な図は図３で見ることができる。この設計は、増幅器（１１）と、フィードバック・ループの形式で接続されたハイブリッド回路（１２）とからなる。ハイブリッド回路（１２）は３つのポート、すなわちアクセス・ポイント（５）を介して通信チャネルに接続される双方向ポート（１２ａ）、増幅器（１１）の出力信号を受信する入力ポート（１２ｂ）、および増幅器（１１）の入力に接続される出力ポート（１２ｃ）を有する。ハイブリッド回路の仕様によって、ハイブリッド回路（１２）の入力ポート（１２ｂ）と出力ポート（１２ｃ）との間に大きい減衰があることになり、それによって増幅された信号は上部分岐を介して、すなわち入力ポート（１２ｂ）から双方向のポート（１２ａ）に送出されることになるが、チャネルの信号は下部分岐を介して、すなわち双方向ポート（１２ａ）から出力ポート（１２ｃ）に運ばれることになる。

フィードバック回路が反復処理を行うのに使用されるために、デバイス（４）が振動する恐れがある。それを防止するために、前記チャネル（３）へのアクセス・ポイント（５）からチャネルに向かって見ることができるのと同じインピーダンスにハイブリッド回路が構成される必要がある。

前記アクセス・ポイント（５）でのインピーダンスが既知である場合、ハイブリッド回路（１２）は設計段階で好適な値を有するように構成され得る。前記インピーダンスが既知でない場合、適応ハイブリッド回路（１２）を使用し、所望の効果を達成するように初期適応を行うことが必要である。

図４は、適応ハイブリッド回路（１２）が加算器／減算器回路（１４）、適応フィルタ（１５）、および固定値インピーダンス（１３）からなる実施形態の例を示す。加算器／減算器回路（１４）の正の入力はチャネル（３）へのアクセス・ポイント（５）に接続されるが、負の入力は適応フィルタ（１５）の出力に接続される。加算器／減算器回路（１４）の出力はリピータ（４）の増幅器（１１）に入力として導入され、増幅器（１１）の出力は、適応フィルタ（１５）の入力と、固定インピーダンス（１３）を介して通信チャネル（３）とに接続される。アクセス・ポイント（５）を介してリピータによって見られることになるインピーダンスはインピーダンス（１６）で示される。

図５は、アクセス・ポイント（５）でのチャネル（３）の理論的な等価回路（信号およびインピーダンス）の図示を有する基本図を示す。

理論的な開発を行うために、アクセス・ポイント（５）での通信チャネル（３）の作用（電圧Ｖ_ｉｎおよびインピーダンスＺ_Ｌ）は、電圧値がアクセス・ポイントでの電圧の２倍の（２×Ｖ_ｉｎ）である信号発生器（１８）と、最初には未知である通信チャネルのインピーダンスの２倍の（２×Ｚ_Ｌ）をもつ２つの抵抗分割器インピーダンス(１７)とで示されてきた。この値Ｚ_Ｌは図４のインピーダンス（１６）の値と一致する。

本発明のデバイスの本実施形態では、リピータ（４）はいくつかの態様で詳しく述べられている。増幅器（１１）は周波数依存伝達関数Ｇを有し、固定インピーダンス（１３）は値Ｒをもつ適応抵抗からなり、適応フィルタ（１５）の伝達関数はＨ_ｅｓｔで示される。

増幅器（１１）は、回路のフィードバックに起因する振動を発生させることなしに、最初に通信チャネル内にある入力信号を増幅しようとする。そのために、リピータは増幅器（１１）の受信の方にフィードバックされる伝送信号をできるだけ取り消さなければならず、それにより所望の受信信号を取り消すことなくフィードバックが可能になる。通信チャネル（３）のインピーダンスが値Ｒに常に（時間および周波数の両方において）維持される場合、ハイブリッド回路は単に簡単な抵抗回路からなることになる。しかし、チャネルのインピーダンス（Ｚ_Ｌ）は未知であるので、ハイブリッド回路は、常にチャネルのインピーダンスに適応されたままであり、それにより伝送信号の取消しを最大化するために変更可能な伝達関数Ｈ_ｅｓｔをもつフィルタを必要とする。

この回路のこの効果は回路の動作を制御する式によって記述され得る。そのような式を用いることによって、元の電圧が正である場合に本発明のデバイスの増幅効果を示すことになる、線路に存在する元の電圧に応じた出力電圧の比を得ることが可能である。
Ｖ_ＬＤ＝Ｖ_ＳＵＭ・Ｇ （式１）
Ｖ_ＳＵＭ＝Ｖ_ＯＵＴ−Ｖ_ＨＹＢ （式２）
Ｖ_ＨＹＢ＝Ｖ_ＬＤ・Ｈ_ｅｓｔ （式３）
重ね合わせることによって、
Ｖ_ＯＵＴ＝２・Ｖ_ＩＮ・Ｘ_１＋Ｖ_ＬＤ・Ｘ_２ （式４）
であり、ここで、

および

Ｘ_１、Ｘ_２ならびに（式１）、（式２）、および（式３）を（式４）に代入すると、

となる。Ｖ_ＯＵＴをＶ_ＩＮの関数として得るために、Ｖ_ＬＤは（式５）から分離され、（式６）に代用されなければならない。

この出力電圧は一般に入力電圧に増幅定数を掛けたものである。信号キャンセラおよび適応抵抗の機能の適応が行われる場合、所望の効果が本発明のデバイスで達成されることになる。

適応条件のＨ_ｅｓｔ＝Ｈ_ｆでは、

である。

さらに、Ｚ_Ｌ＝Ｒである場合、

である。

したがって、所与の条件で、図５で使用される増幅器（１１）の利得に正比例する倍率のアクセス・ポイント（５）での入力電圧の増幅がこうして得られる。

この回路が振動しないようにするために、適応フィルタ（１５）を適応させること、すなわち、所望の出力信号が得られるフィルタの係数を見いだすことが必要である。そのために、勾配アルゴリズムのうちのいずれかが使用され得る。例えば、ＬＭＳ（最小平均二乗）アルゴリズムは、その計算負荷が低いので特に好適である。

勾配は一般に誤差信号および入力信号で予測され、したがって、フィルタの係数または重みを更新する形式は式
Ｗ［ｎ＋１］＝Ｗ［ｎ］＋２μｅ［ｎ］Ｘ［ｎ］
に対応する。ここで、Ｗは適応フィルタの重みであり、ｅは誤差信号であり、Ｘは入力信号であり、μは適応パラメータである。

ＬＭＳアルゴリズムは線形システムの識別のために適応フィルタの使用を可能にし、その結果、適応フィルタ（１５）は所望の応答（アクセス・ポイントでのチャネルのインピーダンスによって決定される）を有するように適応されることになる。ＬＭＳでシステムを識別する一般的な図は図６に見ることができ、入力信号ｘ［ｎ］（１９）は、適応フィルタ（１５）への、およびこの場合には増幅器（１１）の出力と通信チャネル（３）へのアクセス・ポイント（５）との間の応答である適応が行われるべきであるシステム（２０）への入力信号となることになる。両方のｄ［ｎ］（２１）およびｙ［ｎ］（２２）の出力が引き算され、誤差信号ｅ［ｎ］＝ｄ［ｎ］−ｙ［ｎ］（２３）が生成され、その値は最小誤差信号に達するまで適応フィルタ（１５）を修正することになり、その場合、適応フィルタ（１５）は所望のものに近い応答を有することになる。

適応フィルタを実施する２つの基本形式、すなわちデジタル形式またはアナログ形式がある。

デジタル・フィルタを使用するためには、信号をアナログ・ドメインからデジタル・ドメインに変換し、フィルタ処理を行い、デジタル・ドメインに戻すことが必要である。そのために、図７の実施形態の例で見ることができるように、アナログ／デジタル変換器およびデジタル／アナログ変換器が使用されることになる。

この図７では、適応フィルタ（１５）は、減衰器（２８）、アンチエイリアシング・フィルタ（２９）、デジタル／アナログ変換器（２６）、および適応デジタル有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ（２４）で置き換えられており、適応デジタル有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ（２４）の係数は加算器／減算器（１４）の出力である誤差信号から計算される。通信チャネルから来る信号は、さらに、減衰器（２８）、アンチエイリアシング・フィルタ（２９）、およびアナログ／デジタル変換器（２６）を通過し、その後、正の入力として加算器／減算器（１４）に導入される。この実施形態と一般的なものとの間の差は、増幅器（１１）の前にトレーニング・シーケンス発生器（３０）およびマルチプレクサ（３１）、デジタル／アナログ変換器（２５）、および平滑フィルタ（２７）が含まれていることである。これらの回路は、一方ではデジタル・ドメインからアナログ・ドメインへの移行を可能にし、他方ではフィルタの初期適応を行うように働く。

図８は、今回はアナログ・フィルタを使用する本発明のデバイスの別の実施形態を示す。この場合、ドメインの変更は必要ないので、フィルタは、単に、プログラマブル利得増幅器（３２）すなわちＰＧＡ、アナログ有限インパルス応答フィルタ（３３）、および可変減衰器（３４）からなる。

適応ハイブリッド回路が使用される場合、単一ポート信号リピータを使用する前に、それをアクセス・ポイントでの通信チャネルのインピーダンスに適応させることが必要である。そのために、デバイスは、開ループの状態で通信チャネルに接続されなければならず、適応は無音の瞬間に行われなければならない。

適応が達成された後、ループは再び閉じられる。この処理が行われない場合、回路のフィードバックは恐らくリピータの振動を引き起こすことになる。

適応処理の実施形態は図９で見ることができる。この場合、適応のために使用される信号は、リピータ・デバイスの動作帯域を含むのに十分な広さのスペクトル成分をもつ白色雑音である。

白色雑音発生器（３５）の出力信号は変換器（２５）によってアナログ・ドメインに変換され、前記信号はプログラマブル利得増幅器（３２）を介した適応フィルタ（１５）と固定インピーダンス（１３）を介した通信チャネル（３）との両方に注入される。この信号は、ＬＭＳアルゴリズムによる係数の計算を行う回路（３６）に導入され、その計算のために、回路（３６）は変換器（２６）によりデジタル・ドメインに変換された加算器／減算器（１４）の出力信号も必要とする。計算された係数（ｗ［ｎ］）は変換器（２５）によってアナログ・ドメインに移され、アナログＦＩＲフィルタ（３３）に（または、フィルタがデジタルである場合、変換処理を必要とすることなくデジタルＦＩＲフィルタの係数として）導入される。

シミュレーションによれば、適応処理が適切に行われるように、白色雑音信号は線路雑音信号よりも少なくとも２６ｄＢだけ上であることが必要である。適応のために必要な時間は、主として、使用される係数の数および選択された適応アルゴリズムによって決まることになる。ＬＭＳアルゴリズムおよび２０個の係数の場合、シミュレーションによれば１マイクロ秒と１５マイクロ秒との間の時間が必要である。

本発明のデバイスの一般的な用途では、通信チャネル（３）への単一ポート信号リピータ（４）の接続は、チャネル（３）へのアクセス・ポイント（５）において直接行われることが想定されている。ネットワークのトポロジーに応じて、実際の場合には、この接続を直接行うことは難しいことがあり、前記接続を行うためにリピータ（４）の出力とチャネル（３）へのアクセス・ポイント（５）との間に伝送線（３７）を使用することが必要となることがある。この場合が図１０に示されており、単一ポート信号リピータ（４）は一般的な長さＬの伝送線（３７）を介してアクセス・ポイント（５）に接続される。

図１１は、リピータ（４）が伝送線（３７）を介して接続される場合のシステムの異なるポイントでの周波数に応じた振幅値を示す。グラフ（６）は送信機ノード（１）の出力での信号を示す。グラフ（８）および（３８）は受信機ノード（２）の入力での信号を示す。前者の（８）では、伝送線（３７）の影響の補償が行われていないが、後者の（３８）では、単一ポート信号リピータのフィードバック・ループ中で線路の影響が補償されている。前のグラフにおけるように、異なるポイントでの信号が、単一ポート信号リピータが適用されない場合（９）とそれが適用される場合（１０）とについて示される。

見て分かるように、線路の影響が適切に補償されていない場合、伝送線（３７）は周波数に応じて信号の振幅を変える。

前記伝送線（３７）が既知の伝達関数を有する場合、リピータのフィードバック・ループにおいて影響を補償することが可能である。図１２は、補償ブロック（３９）が、チャネル（３）へのアクセス・ポイント（５）に単一ポート信号リピータを接続する伝送線（３７）の影響を補償するような応答を伴って含まれている実施形態を示す。

前記伝送線（３７）が未知の伝達関数を有する場合、可能な解決策は、リピータ自体において伝送線（３７）によって導入されたものよりも大きい程度の追加の位相シフトを発生させることである。前記遅延はフィードバック・ループの内部または前記ループの外部に置かれ得る。図１３は、追加の遅延をもつリピータを使用する場合のシステムの異なるポイントでの信号を示す。グラフ（６）は送信機ノード（１）の出力での信号を示すが、グラフ（８）および（４０）は、グラフ（８）の場合には遅延を使用しない受信機ノード（２）の入力での信号を、およびグラフ（４０）の場合には前記遅延を使用する受信機ノード（２）の入力での信号を示す。前の場合のように、参照番号（９）のレベルは単一ポート信号リピータを適用しない信号を表すが、参照番号（１０）のレベルは単一ポート信号リピータが適用される場合の信号レベルを示す。

前記遅延の値は、主な効果が付加された遅延のものとなるように線路（３７）の遅延と比べて高くなければならない。このようにして、リプル効果が山（建設的な効果）および谷（非建設的な効果）を伴って達成されることになり、リピータ（９）なしで受信される信号の値と、この場合に遅延を含むリピータ（１０）を配置して受信される信号の値とを比較する際に分かるように、受信機ノード（２）の入力における平均の効果は正の信号利得となることになる。

今まで、送信機ノード（１）および受信機ノード（２）からの情報のいかなるフィードバックもない自律システムが説明されてきた。作製された通信の情報があると、最適の手法で単一ポート信号リピータを調整して、デバイスが達成できる反復効果を最大化させることが可能である。この例は図１４で見ることができ、受信機ノード（２）は通信に関する情報をリピータ（４）に送り、その結果、リピータ（４）は受信機ノード（２）への入力信号が最適となるまで補償器（３９）を調整する。

場合によっては、受信機ノード（２）の入力での信号が最小となるようにするのに（例えば、隣接ネットワークから来る信号の干渉を最小にするために）信号反復が有用であることは興味深い。図１５に見ることができるこの場合には、補償器（３９）は、隣接ネットワーク（３９）のノードへの入力信号の最小化を達成するまで受信機ノード２から受信される情報を用いて調整される。

Claims (18)

1. 以下の要素および接続、すなわち
   通信チャネル（３）に接続される双方向ポート（１２ａ）、入力ポート（１２ｂ）、および出力ポート（１２ｃ）をもつハイブリッド回路（１２）であって、前記入力ポートおよび前記出力ポートが分離されているハイブリッド回路（１２）と、
   増幅器（１１）であって、その出力が前記ハイブリッド回路（１２）の前記入力ポート（１２ｂ）に接続され、その入力が前記ハイブリッド回路（１２）の前記出力ポート（１２ｃ）に接続される増幅器（１１）と
   を含み、
   その結果、前記通信チャネル（３）を遮断する必要なしに前記通信チャネル（３）と並列に配置され、単一のアクセス・ポイントによって前記チャネル（３）にアクセスすることができる
   ことを特徴とする単一ポート信号リピータ。
2. 前記ハイブリッド回路（１２）が、振動なしで信号利得を得るために前記アクセス・ポイント（５）での前記通信チャネル（３）のインピーダンスに適応される、請求項１に記載の単一ポート信号リピータ。
3. 前記アクセス・ポイント（５）での前記通信チャネル（３）の前記インピーダンスが固定されており、既知である場合、前記ハイブリッド回路（１２）の設計が前記既知の固定インピーダンスに適応される、請求項２に記載の単一ポート信号リピータ。
4. 前記アクセス・ポイント（５）での前記通信チャネル（３）の前記インピーダンスが事前には未知である場合、前記適応ハイブリッド回路（１２）が前記未知のインピーダンスに適応するように使用される、請求項２に記載の単一ポート信号リピータ。
5. 前記適応ハイブリッド回路（１２）が、
   正の入力が前記通信チャネル（３）の信号であり、負の入力が適応フィルタ（１５）の出力である加算器／減算器回路（１４）と、
   前記増幅器（１１）の前記出力を前記通信チャネル（３）への前記アクセス・ポイント（５）に接続するインピーダンス（１３）と、
   前記増幅器（１１）の前記出力である前記適応フィルタ（１５）の前記入力と、前記加算器／減算器回路（１４）の前記負の入力である前記適応フィルタ（１５）の前記出力と、
   前記単一ポート信号リピータの前記増幅器（１１）の前記入力への前記加算器／減算器回路（１４）の前記出力のフィードバックと
   を含み、
   前記増幅器（１１）の前記出力と前記通信チャネル（３）への前記アクセス・ポイント（５）との間の伝達関数に前記フィルタ（１５）を適応させた後で制御された信号利得を達成する、請求項４に記載の単一ポート信号リピータ。
6. 前記適応フィルタ（１５）がデジタル有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ（２４）を含む、請求項５に記載の単一ポート信号リピータ。
7. 前記適応フィルタ（１５）がアナログ有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ（３３）を含む、請求項５に記載の単一ポート信号リピータ。
8. 前記有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタが勾配アルゴリズムによって調整される、請求項６または７に記載の単一ポート信号リピータ。
9. 前記チャネル（３）への前記適応ハイブリッド回路（１２）の適応が、
   フィードバックを切り離し、受信機を開ループにしたままにすることと、
   前記通信チャネル（３）で使用される帯域幅中にスペクトル成分をもつ前記増幅器（１１）に信号を注入することと、
   開ループ・ハイブリッド回路（１２）の適応を行い、前記注入された信号が前記適応ハイブリッド回路の分離を最大化することと、
   リピータ・デバイスとしての通常動作のために前記ループを閉じることと
   を含む、請求項４に記載の単一ポート信号リピータ。
10. 前記リピータが既知の応答の伝送線（３７）を介して前記通信チャネル（３）に接続され、補償（３９）が前記ハイブリッド回路（１２）の前記出力と前記増幅器（１１）の前記入力との間のフィードバック・ループに加えられることを特徴とする請求項１に記載の単一ポート信号リピータ。
11. 前記リピータが未知の応答の伝送線（３７）を介して前記通信チャネル（３）に接続され、遅延が前記未知の応答の伝送線（３７）と前記ハイブリッド回路の前記双方向ポート（１２ａ）との間に加えられることを特徴とする請求項１に記載の単一ポート信号リピータ。
12. 前記リピータ（４）が未知の応答の伝送線（３７）を介して前記通信チャネル（３）に接続され、遅延が前記リピータ・デバイス（４）のフィードバック・ループに加えられることを特徴とする請求項１に記載の単一ポート信号リピータ。
13. 前記リピータ（４）が未知の応答の伝送線（３７）を介して前記通信チャネル（３）に接続され、補償（３９）が前記ハイブリッド回路（１２）の前記出力と前記増幅器（１１）の前記入力（３）との間のフィードバック・ループに加えられ、前記増幅器の入力値が前記通信チャネルのノードのうちの１つまたは複数によって受信された信号に応じて調整されることを特徴とする請求項１に記載の単一ポート信号リピータ。
14. 反復される信号の前記補償が、前記通信ネットワークの前記ノードのうちの１つまたは複数で受信される前記信号を最大化する、請求項１３に記載の単一ポート信号リピータ。
15. 反復される信号の前記補償が、前記通信ネットワークの前記ノードのうちの１つまたは複数で受信された前記信号を最小化する、請求項１３に記載の単一ポート信号リピータ。
16. 前記通信チャネル（３）が電気的ネットワークである、請求項１に記載の単一ポート信号リピータ。
17. 前記通信チャネル（３）が同軸ケーブルである、請求項１に記載の単一ポート信号リピータ。
18. 前記通信チャネル（３）が撚り対線である、請求項１に記載の単一ポート信号リピータ。

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