JP2023506347A

JP2023506347A - イコライザ設定を適合させるためのｉｓｉまたはｑ計算の使用

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Publication number: JP2023506347A
Application number: JP2022517941A
Authority: JP
Inventors: バリア，ジョージ・エル，ザ・フォース; ゴンサレス，フェルナンド
Original assignee: メイコムテクノロジーソリューションズホールディングスインコーポレイテッド
Priority date: 2019-09-19
Filing date: 2020-09-18
Publication date: 2023-02-16
Also published as: US20210091983A1; EP4032238A1; EP4032238A4; WO2021055872A1; CN114616804A; US11218345B2

Abstract

信号を処理してイコライザコードを生成するための方法および装置であって、イコライザコードは、信号のイコライゼーションを制御するために使用され、信号を処理して信号のアイを識別し、各アイについて、アイ高さを計算することと、ノイズ値を計算することとを備える、方法および装置。各アイについて、アイ高さを二乗してアイ高さ積を生成し、アイ高さ積をノイズ値で除算してＱ^２値を生成する。計算されたＱ^２値を使用して、適合を通じて、イコライザコードを最適化する。ノイズ値を計算することは、信号の各帯域についてＩＳＩ値を計算することと、次いで、隣接する高い方の平均値と、隣接する低い方の平均値との間の差として各アイのアイ高さを計算することとを含むことができる。次いで、各アイについて、アイの上方の帯域およびアイの下方の帯域のＩＳＩ値を合計することによって、ノイズ値を計算する。

Description

１．発明の分野
本発明は、信号分析およびイコライザ設定に関し、特に、イコライザを適合させるためにＩＳＩまたはＱ計算を使用するための方法に関する。

２．関連技術
信号がチャネルを通過した後、チャネルの歪みの性質のために信号が歪む。受信信号を復元し、信号によって表されるデータを復元するために、様々な信号処理技法が使用される。このような処理技法の一つとして、イコライザ装置を用いたイコライゼーションがある。イコライザは、最適な信号処理を提供するためにイコライザをチャネルに適合させるように調整されなければならない設定を有する。従来技術では、シンボル間干渉（ＩＳＩ）が計算され、最良のイコライザ設定を選択するために使用されていた。しかしながら、試験により、イコライザ設定を決定するためのこの従来技術の方法は不正確であったことが明らかになっている。典型的には、イコライザ設定は、本方法によって設定すると過度に低くなり、その誤差は信号変動にわたって一貫しておらず、結果、単純なオフセット調整が正確な結果を提供しなくなる。他の従来技術は、ＩＳＩとアイ（ｅｙｅ）高さとを組み合わせて、ＯＥＨ（開放アイ高さ）計算およびＯＥＡ（開放アイ面積）計算を、適合に使用されるように形成するように、この手法を拡張している。結果として、当該技術分野では、ビット誤り率（ＢＥＲ）を最適化するようにイコライザ設定を適合させるための方法およびシステムと共に、低電力アイモニタが必要とされている。

概要
従来技術の欠点を克服するための、経時的に受信される信号を処理して、信号のイコライゼーションを制御するために使用されるイコライザコードを生成する方法。一実施形態では、本方法は、信号を処理して信号のアイを識別するステップと、信号を処理して各アイのアイ高さを計算するステップと、信号を処理して各アイのノイズ値を計算するステップとを含む。次いで、各アイについて、アイ高さにアイ高さを乗算してアイ高さ積を生成する。各アイについて、アイ高さ積をノイズ値で除算してＱ^２値を生成し、計算されたＱ^２値を使用して、イコライザコードを最適なイコライザ設定に適合させる。

本方法は、信号の各帯域のＩＳＩ値を計算することと、隣接する高い方の平均値と隣接する低い方の平均値との間の差として各アイのアイ高さを計算することと、各アイについて、アイの上方の帯域およびアイの下方の帯域のＩＳＩ値を合計することによってノイズ値を計算することとによって、ノイズ値を計算するステップをさらに含むことができる。各帯域は、可能な量子化器出力レベルである。一実施形態では、最適なイコライザ設定は、最小のアイを可能な限り大きく確立するか、またはすべてのアイの合計を可能な限り大きく確立する。本方法は、チャネルにおける信号劣化を考慮に入れるために、通信システムにおいて行うことができることが企図される。イコライザコードの適合は、２つ以上の異なるイコライザコードが、イコライザコードに対応するＩＳＩ値を生成するために使用され、異なるＩＳＩ値が処理され、最適なイコライザコードを決定するために比較される反復プロセスを含む。

本明細書では、経時的に受信される信号を処理してイコライザコードを生成する方法も開示される。一実施形態では、本方法は、信号を処理して信号のアイを識別するステップと、信号を処理して信号の各帯域のＩＳＩ値を生成するステップとを含む。次いで、隣接する高い方の平均値と隣接する低い方の平均値との間の差として各アイのアイ高さを計算する。各アイについて、アイの上方の帯域およびアイの下方の帯域のＩＳＩ値を合計することによってノイズ値を計算し、各アイ高さを関連するアイの計算されたノイズ値で除算することによって、各アイのＱ値を生成する。次いで、計算されたＱ値を使用して、イコライザコードを最適なイコライザ設定に適合させる。

一構成では、最適なイコライザ設定は、最小のアイを可能な限り大きく確立するか、またはすべてのアイの合計を可能な限り大きく確立する。信号は、ＰＡＭフォーマット信号であってもよい。一実施形態において、本方法は、チャネルにおける信号劣化を考慮に入れるために、通信システムにおいて実施される。本方法は、適合中にＱ^２値のピークをより容易に識別するために各Ｑ値を二乗するステップをさらに含むことができる。イコライザコードを適合させるステップは、２つ以上の異なるイコライザコードが、イコライザコードに対応するＱ値を生成するために使用され、Ｑ値が処理され、処理の結果が最適なイコライザコードを決定するために比較される反復プロセスを含む。処理の結果を図４Ａ～図４Ｄに示す。

また、イコライザコードを使用して信号をイコライゼーションするためのシステムが開示される。システムは、イコライザコードに基づいて信号をイコライゼーションするように構成されているイコライザと、信号を処理し、信号を処理して信号のアイを識別することなどによってイコライザコードを生成し、信号を処理して信号の各帯域のＩＳＩ値を生成するように構成されているコントローラとを含むことができる。次いで、隣接する高い方の平均値と隣接する低い方の平均値との間の差として各アイのアイ高さを計算し、各アイについて、アイの上方の帯域およびアイの下方の帯域のＩＳＩ値を合計することによってノイズ値を計算する。コントローラはまた、各アイ高さを関連するアイの計算されたノイズ値で除算することにより、各アイのＱ値を生成し、計算されたＱ値を使用してイコライザコードを最適なイコライザ設定に適合させる。

帯域は、可能な量子化器出力レベルであってもよい。最適なイコライザ設定が、最小のアイを可能な限り大きく確立するか、またはすべてのアイの合計を可能な限り大きく確立することができることが企図される。１つの構成では、信号はＰＡＭフォーマット信号であり、４つの帯域および３つのアイが存在する。本方法は、チャネルにおける信号劣化を考慮に入れるために、通信システムにおいて実施することができる。本方法は、適合中にイコライザ出力のピークをより容易に識別するために各Ｑ値を二乗するステップをさらに含むことができる。一実施形態において、イコライザコードを適合させるステップは、２つ以上の異なるイコライザコードが、異なるＱ^２値を生成するために使用され、異なるＱ^２値が処理され、最適なイコライザコードを決定するために比較される反復プロセスを含む。信号はまた、最適なイコライザコードの決定の一部として、または決定後に処理されてもよい。

本発明の他のシステム、方法、特徴および利点は、添付の図面および詳細な説明を検討することにより、当業者に明らかになるであろう。すべてのそのような追加のシステム、方法、特徴および利点が、この説明内に含まれ、本発明の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲によって保護されることが企図されている。

図面の簡単な説明
図面内の構成要素は必ずしも原寸に比例せず、代わりに、本発明の原理を例示することに重点が置かれている。図面において、同様の参照符号は、異なる図を通して対応する部分を示す。

アイダイアグラムを示す例示的なサンプルプロットの図である。マルチステーション通信システムの例示的な実施形態のブロック図である。例示的な光ファイバ通信リンクを示す図である。例示的な有線通信リンクを示す図である。ＩＳＩに基づいて適合されたイコライザコード（係数）に基づくＩＳＩの例示的なプロットを示す図である。イコライザコードを決定するために開放アイ高さ方法を使用した様々なイコライザコードの開放アイ高さの例示的なプロットを示す図である。イコライザコードを決定するために開放アイ面積方法を使用した様々なイコライザコードの開放アイ面積の例示的なプロットを示す図である。最適なイコライザコードを決定するためにＱ計算方法およびＱ^２計算方法を使用した様々なイコライザコードのＱ値およびＱ^２値の例示的なプロットを示す図である。イコライザを備えた例示的な受信機のブロック図である。

詳細な説明
以下に、本発明の概要を開示し、続けて図１を参照してより詳細に説明する。従来技術の欠点を克服するために、統計分析を使用して、サンプルプロットは帯域中心および帯域ノイズを明らかにし、これを処理し、組み合わせてＱ結果を推定することができる。これらの同じ帯域中心および帯域雑音を使用して、ＯＥＨまたはＯＥＡを計算した。しかしながら、設定されたＱパラメータが高すぎる場合、または入力アイが非常に小さいかもしくはノイズが多い場合、ＯＥＨ結果はブラインドになる可能性がある。このブラインドにより、ＯＥＨ適合は、状況によってはＣＴＬＥ設定を調整する方向を決定できなくなる。ＯＥＡ計算は、アイが狭い場合であっても、より高いアイが好ましいにもかかわらず、高い／狭いアイよりも短い／広いアイに収束することがある。アイ高さ対ＩＳＩのＱ比は、ブラインドがゼロの結果を生成する可能性がはるかに低く、ただ１つの位相角（最大Ｑ結果を有する角度）においてそれを最適化することによって、従来技術の方法と比較してより良好なイコライザ設定がもたらされる。図１には、４つの帯域、すなわち帯域０１６８、帯域１１６２、帯域２１６４、および帯域３１６６が示されている。信号振幅帯域０、１、２、３について、Ｑ結果０、１、２（下、中央、上）は、以下の式Ｑ［ｎ］＝（帯域中心［ｎ＋１］－帯域中心［ｎ］）／（帯域ノイズ［ｎ＋１］＋帯域ノイズ［ｎ］）を使用して計算され、式中、ｎはアイ開口部０、１、２のうちの１つである。

本明細書で使用される用語のいくつかのグラフ表現の理解を助けるために、図１が提供され、説明される。これは、サンプルプロットから形成された１つの可能なアイダイアグラムにすぎず、これらの原理は、多数の他の信号、信号タイプ、および使用環境に適用することができる。図１は、アイダイアグラムを示す例示的なサンプルプロットである。

図１では、受信信号のサンプル１０４が、水平軸の位相１１２、垂直軸のサンプルの大きさ（電圧）１１６に関してプロットされている。信号の異なる位相にわたって、各サンプルの大きさ（電圧）に基づいて様々なサンプルがプロットされる。その範囲の位相にわたって、サンプルは、よりサンプル密度の高い領域１２４、および、アイ１０８として参照される、サンプルがほとんどまたはまったくない領域を形成する。アイクロス１９０も示されている。

ＰＡＭ４信号に基づくこの例示的な実施形態では、帯域がＰＡＭ４信号の４つのレベルを定義するように、４つの帯域１６８，１６２，１６４，１６６がある。他の実施形態では、ＰＡＭ２（ＮＲＺ）ＰＡＭ８、ＰＡＭ４、ＰＡＭ１６、または任意のＰＡＭフォーマットなどの任意のＰＡＭフォーマット信号を使用することができる。図１に示すように、帯域０１６８が最も低い帯域であり、帯域１１６２、帯域２１６４が続き、最上部に帯域３１６６が続く。処理中、受信信号は、サンプリング位相または時間における受信信号を０、１、２、または３のいずれかの信号レベルとして定義するために、これら４つの帯域のうちの１つにスライスまたは量子化される。各帯域の間には、最上部アイ１０８などのアイがある。図示のように、帯域０と帯域１との間にはアイ０１０６があり、帯域１と帯域２との間にはアイ１１０７があり、帯域２と帯域３との間にはアイ２１０８がある。アイは、サンプルがない領域である。

ある振幅および位相に、各アイについて、閾値レベル１８０，１８２，１８４がある。閾値は、閾値を下回る大きさのサンプルが閾値の真下の帯域にスライスされ、閾値を上回る大きさのサンプルが閾値の真上の帯域にスライスされるように、境界となる大きさにおいて定義される。このようにして、サンプリング位相角１３０において受信されるサンプルは、その振幅が評価され、閾値１８０，１８２，１８４に関連するその値に応じて、そのうちの１つが各アイ開口部に位置する。閾値１８０，８１２，１８４に関連するサンプル値に基づいて、サンプルは、帯域０、帯域１、帯域２、または帯域３などの４つの帯域値のうちの１つに量子化またはスライスされる。

図１には、符号間干渉（以下、ＩＳＩ）１３４も示されている。ＩＳＩは、サンプリング位相点１３０におけるシンボル値の分布であるため、ノイズの評価基準である。大きいＩＳＩ値は、サンプリング位相点１３０におけるサンプル値の広い分布を示し、これは、サンプリング位相点におけるすべてのサンプルが同じ振幅にあった場合よりも高いノイズレベルを示す。

一実施形態では、アイモニタは、サンプルの大きさに対応する１０ビットコードなどのコードを生成し、これらのサンプルは、図１に示すようにアイダイアグラムを生成するために位相に対してプロットされる。位相は、一般に、サンプリング時間に類似している。位相は３６０度回転し、次いで、繰り返す。サンプリング点は、位相遅延または位相角として参照される場合もある。

サンプリング点がアイの中央にある場合、理想的にはすべてのサンプルが、サンプルが密集した帯域またはその付近の狭い領域内に入る。サンプリング位相角におけるサンプルが閾値交差１８０，１８２，１８４に近い場合、サンプルは分散され、１つのアイがどこから始まり別のアイがどこで終わるかを判定することは困難である。すべてのサンプルがともに平均される場合、平均ゼロ１２０は、サンプルの半分が平均ゼロラインよりも大きく、サンプルの半分が平均ゼロラインよりも小さい大きさである。

この表記法を使用して、サンプルは、平均ゼロ１２０を上回るもの、および、平均ゼロ１２０を下回るものとして定義され得る。ここで、平均ゼロ１２０よりも大きいサンプル群を扱うと、平均１レベル１４０に対するサンプルの値に基づいて、その群を２つのサンプルセットに分割することが可能である。平均１レベルは、平均ゼロレベルよりも大きいサンプルから扱って、サンプルの半分が平均１レベル１４０よりも大きく、サンプルの半分が平均１レベル１４０よりも小さい大きさである。

同様に、平均ゼロ１２０未満のサンプル群を扱うと、平均１レベル１４４に対するサンプルの値に基づいて、その群を２つのサンプルセットに分割することが可能である。平均１レベル１４４は、平均ゼロレベルよりも小さいサンプルから扱って、サンプルの半分が平均１レベル１４４よりも大きく、サンプルの半分が平均１レベル１４４よりも小さい大きさである。

サンプルのこれらの部分群は、同じ一般的な方法で選択される平均２レベル１５０，１５４，１５８，１６２に基づいてさらに分割することができる。各平均２レベル１５０，１５４，１５８，１６２の計算についても同じプロセスに従う。平均１レベル１５０を決定するための例示的なプロセスが説明される。平均１レベル１４０よりも大きいサンプルの群を扱うと、平均２レベル１５０は、サンプルの半分が平均２レベル１５０よりも大きく、サンプルの半分が平均２レベル１５０よりも小さい大きさである。これは、平均レベル１２０，１４０，１４４，１５０，１５４，１５８，１６２の各々がどのように計算されるかを規定する。

次に、ＩＳＩ値１３４を計算するプロセスを以下に説明する。ＩＳＩは、シンボル間干渉を表し、これは、１つのシンボルが後続のシンボルと干渉する一形態の信号の歪みである。これは、先行するシンボルがノイズと同様の効果を有し、したがって通信の信頼性を低下させるため、望ましくない現象である。パルスがその割り当てられた時間間隔を超えて広がると、隣接するパルスと干渉する。ＩＳＩは、通常、マルチパス伝搬、または連続するシンボルをともに「ぼけ」させる通信チャネルの固有の線形または非線形周波数応答によって引き起こされる。

この実施形態では、各帯域１６８，１６２，１６４，１６６についてＩＳＩ値１３４が計算される。このプロセスは、帯域３の平均レベル１５０について説明される。このプロセスは、各帯域について繰り返されて、ＩＳＩ０１７２、ＩＳＩ１１３４、ＩＳＩ２１７６、ＩＳＩ３１７０が計算される。帯域３１６６について、平均２レベル１５０が使用され、上記の計算に基づいて決定され、この線または基準の大きさから、平均２レベル１５０からの各サンプル間の距離が計算される。ＩＳＩ値の計算は当該技術分野で知られており、したがって詳細には記載されていない。

上記の分布計算に基づいて、サンプル値の最大２５％は、領域１６６に見出され、これは、平均２レベル１５０である、帯域３１６６を中心とするものとしても参照される。同様に、サンプル値の最小２５％は、領域（帯域）１６８に見出され、平均２レベル１６２である帯域０１６８を中心とする。

領域１６６のサンプルに戻ると、これらのサンプルはともに平均化されて平均２レベル１５０が形成される。次に、平均２レベル１５０を使用して、各サンプルと平均２レベル１５０との間の差が計算される。これは、サンプル値と平均２レベル１５０との間の差分値をもたらす。次に、差分値に対して正の値のみをもたらす絶対値関数が、差分値に対して実行される。得られた正の差分値の群はともに平均化され、この平均はその帯域のＩＳＩ、この場合は帯域３１６６のＩＳＩ１７０である。別の言い方をすれば、サンプリング点におけるサンプル帯域の厚さが、ノイズであるＩＳＩ、またはサンプリング点におけるサンプルの偏差である。

先行する実施形態では、二乗平均平方根計算を使用して、ＩＳＩ結果を決定する偏差を得た。これは良好な結果をもたらすが、計算上複雑であるという欠点があり、プロセッサ集約的である。別の言い方をすれば、二乗平均平方根計算は、計算するのに要するクロックサイクルが多すぎる。代替案として、「平均代表偏差」（ＭＡＤ）を使用してＩＳＩ値を計算することが提案される。データセットのＭＡＤ計算は、中心点からの絶対偏差の平均である。これは、統計的分散または変動性の要約統計量である。

Ｑ値を計算するための方法
本明細書では、Ｑを計算するための方法がさらに開示される。後述するＱ法を用いて、各帯域について１回ずつ、４回のＩＳＩ計算を行う。これは、１つの帯域に基づいて単一のＩＳＩのみを計算した従来技術に対する改善である。平均２帯域１５０，１５４，１５８，１６２を使用して、各帯域についてＩＳＩ値が計算され、４つのＩＳＩ値が与えられる。

次に、本方法は、３つのアイ１０６，１０７，１０８を分析し考慮する。最初に、この議論のために下部アイ（アイ０１０６）、中央アイ（アイ１１０７）、および上部アイ（アイ２１０８）として参照される３つのアイを考慮すると、下部アイが分析される場合、それは帯域０と帯域１との間に位置する。したがって、各アイは２つの帯域の間に挟まれる。本方法は、下部アイ（アイ０１０６）のアイ高さを、平均２の値１５８から平均２の値１６２を減算した値として定義する。これは、アイ高さが最初に定義される方法である。次いで、アイ高さは、関連する帯域のＩＳＩ値（ノイズ）で除算される。アイ０のノイズは、ＩＳＩ１１３４＋ＩＳＩ０１７２である。この合計が、アイ０１０６のノイズである。

この議論の焦点は、アイ０１０６にある。次に、アイ０１０６のノイズ値について、ちょうどアイ０について計算されたアイ高さをアイ０のノイズで除算する。したがって、アイ０のＱは、（平均２レベル１５８－平均２レベル１６２）を（ＩＳＩ０１７２＋ＩＳＩ１１３４の合計）で除算した値である。この同じ計算プロセスを３つのアイの各々について実行して、各アイについてＱ結果を生成する。各計算について、Ｑ計算に使用される値は、その特定の対応するアイの値に対応する。

本方法を使用して、最小のアイを可能な限り大きく確立するようにイコライザを適合させるか、またはすべてのアイの合計を可能な限り大きく確立するようにイコライザを適合させることが可能である。他の実施形態では、限定ではないが、各アイを同じサイズに確立すること、またはアイ２（または任意の特定のアイのＱ）を最大に確立することなどの他の最適化パラメータが可能である。適合中、選択された最適化パラメータに対して最適コードが計算されるだけでなく、様々な異なる最適化パラメータを利用して、（関連する最適なイコライザコードを有する）いずれの最適化パラメータが最低のビットエラーレートを達成するかを決定するように適合させることができる。

改善されたＱ値計算（Ｑ^２）
開示されたシステムおよび方法とともに使用するためのＱ値を計算するための新規な今までにない方法も本明細書で開示される。上述したように、Ｑ値が、最適なイコライザ設定を計算または決定するために使用される。

上記に開示されたＱ計算方法では、値Ｑは、Ｑ＝アイ高さ／ノイズとして計算され、これは、上記でＱ［ｎ］＝（帯域中心［ｎ＋１］－帯域中心［ｎ］）／（帯域ノイズ［ｎ＋１］＋帯域ノイズ［ｎ］）として参照されており、式中、ｎはアイ開口部０、１、２のうちの１つである。この演算は良好な結果をもたらすが、Ｑ計算を修正して代わりにＱ（例えば、Ｑ^２）を次式Ｑ^２＝アイ高さ＊アイ高さ／ノイズで計算することによって改善が可能である：。

有線および光学システムのいずれにおいても、信号イコライゼーションを最適化するイコライザコード設定を特定することが重要である。ＣＴＬＥ、ＦＦＥ、ＤＦＥを含むがこれらに限定されない任意のタイプのイコライザが使用されてもよい。一実施形態では、二乗平均平方根演算を使用してＱ値を計算することができる。これは、ノイズ値を二乗し、次いで得られた二乗ノイズ値を合計し、次いで合計の平方根をとることによって行うことができる。しかしながら、信号処理およびコンピュータ環境では、平方根演算は困難であり、複雑であるとともに、時間および電力を消費する。結果として、Ｑを計算する際に平方根演算を使用することを回避することによって利点が実現される。

Ｑ計算およびイコライザコード最適化では、基本的な目標は、最適なＣＴＬＥ設定を明らかにするＱ曲線のピークを決定することである。別の言い方をすれば、目標は、いずれのＣＴＬＥコードが最適なイコライゼーションをもたらすかを決定することであり、ピークＱ値、すなわちＱ曲線のピークに対応するＱ値において最良のＣＴＬＥコードが導出される。図４Ａ～図４Ｄは、例示的なＱ曲線を示す。しかしながら、いくつかの実施形態では、Ｑ曲線は一般に平坦であり（図４Ａを参照）、ピークＱ値とピークＱ値に近い他のＱ値との間の差が制限される。例えば、限定ではないが、光学システムは、有線システムと比較してＱ曲線においてより小さいピークを有する場合があり、ピーク検出が困難になる。その結果、最適なイコライザコードを決定することが困難となる。

この問題に対処し、克服するために、他のＱ値に関連してピークＱ値を識別する能力を高めながら、複雑で時間がかかる、長い平方根演算を回避する新規のＱ計算方法が開示される。開示されるＱ計算は、各アイについて、Ｑ^２＝（アイ高さ×アイ高さ）／ノイズとして定義される。したがって、式のＲＭＳバージョンと比較して、分子と分母の両方が二乗される。分母の二乗は、望ましくない平方根演算を排除し、アイ高さを二乗する。これにより、不要な平方根演算が排除される。その結果、（分子に対して）単一の乗算演算が行われ、これは平方根演算と比較してはるかに複雑度が低く、長くない。この新規のＱ^２計算は、二乗演算に起因してより大きく、先行して開示された方法と比較してより顕著なピークを有するＱ二乗値をもたらし、ピークＱ値またはＱ曲線におけるピークの位置を特定することをより容易にする（Ｑ曲線におけるピークに至る曲線を急峻にする）。

例えば、一方が１２単位の大きさであり、他方が１３単位の大きさである２つのピークを有するＱ曲線を仮定する。これらのＱ値ピークの差は１単位（１３－１２＝１）であり、この差は検出が困難な場合がある。しかしながら、両方のＱ値のピークが二乗される場合、１２単位の大きさの二乗は１４４単位の大きさになり、１３単位の大きさの二乗は１６９単位の大きさになる。これにより、１６９－１４４＝２５単位の差が生じ、その結果、１６９単位の大きさの曲線ピークが、１４４単位の大きさの隣接する近いプロット位置と比較して、はるかに検出しやすくなる。

二乗演算として開示されているが、望ましくない平方根演算を回避もしながらＱ値を増大させるために追加のまたは他の演算が行われてもよい。例えば、分子および分母が、三乗されてもよく、または四乗されてもよい。この数学的演算は、Ｑ曲線におけるピークの位置を変更せず、振幅のみを変更し、それによってＱ曲線ピーク（ピークＱ値）検出の正確度を高める。同様に、ピークＱ曲線位置は変化しないため、最適なイコライザコードを決定する能力も同様に変化しない。（平方根演算を使用する）ＲＭＳ法と比較しての、Ｑを計算するこの新規の方法のさらなる利点は、長く複雑な平方根演算が複合する丸め誤差につながるため、正確度が向上することである。これらの動作および計算は、ソフトウェアにおいて（プロセッサによって実行される、メモリ上に非一時的状態で記憶される機械実行可能コードなどを用いて）、ハードウェア構成において、または両方の組合せで行われ得ることにさらに留意されたい。さらに、本明細書で開示される方法および動作は、アナログ領域、デジタル領域、または両方の組合せにおいて実施されてもよい。

イコライザ設定を確立するために、イコライザに特定のブーストレベル（イコライゼーション設定）が設定され、このイコライザ設定についてＱが測定（および記憶）される。イコライゼーション設定が増大され、Ｑが再び測定され、記録される。その時点において、イコライゼーション設定が低減され、Ｑが再び測定され、記録される。次いで、各イコライザ設定のＱ結果が比較され、最大のＱをもたらすイコライザ設定が、より良好なイコライザ設定であるものとして選択される。理想的なイコライザ設定が発見されるまで、異なるイコライザ設定を使用する２回以上の反復が必要とされ得ることが理解される。Ｑ^２値を計算するとき、上述したように、二乗されていないＱに基づいて使用されたのと同じプロセスおよび反復方法が使用されてイコライザが適合される。

一実施形態では、この処理は、本明細書に記載の計算を実行するために配線接続された処理要素において実行されてもよい。処理要素は、ＡＳＩＣ、ＤＳＰ、メモリに記憶された非一時的機械可読コードを実行するように構成されているプロセッサ、ステートマシン、コントローラ、制御論理、もしくは任意の他のシステム、またはこれらの要素の任意の組合せを含むことができる。機械実行可能命令として参照されるソフトウェアコードは、処理の一部としてこれらの要素によって実行されてもよい。

受信信号の最適なサンプリング、スライシング、または量子化は、サンプルが帯域に最も近く、最適化されたアイ高さ開口部がビットエラーを最小化するサンプリング点（位相）において行われる。

図２は、本明細書に開示された方法および装置にしたがって構成されているマルチステーション通信システムの例示的な実施形態のブロック図を示す。図示されるように、第１のステーション２００は、１つ以上のチャネル２０４を介して第２のステーション２０８と通信するように構成される。第１のステーション２００および第２のステーション２０８の各々は、受信機２１２Ｂ、２１６Ｂおよび送信機２１２Ａ、２１６Ａを備えてもよい。受信機２１２Ｂ、２１６Ｂおよび送信機２１２Ａ、２１６Ａのうちの少なくとも１つは、図示のように処理デバイス２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃ、２２０Ｄに接続する。処理デバイス２２０は、プロセッサ、ＡＳＩＣ、制御論理、ステートマシン、スイッチファブリック、変調器、復調器、または任意の他のそのようなデバイスのうちの１つ以上を含むことができる。処理デバイス２２０は、信号イコライゼーション、フィルタリング、またはイコライザ設定のための計算など、本明細書で説明される任意の他のタイプの信号処理もしくは信号分析を実行するように構成されてもよい。処理デバイス２２０への入力は、当該技術分野で知られている任意の方法で行うことができる。同様に、特定の経路またはインターフェースは、直列または並列のいずれかとして示されているが、これらの経路のいずれも、直列もしくは並列のいずれか、またはその両方として構成されてもよいことが十分に企図される。

送信機２１２Ａ、２１６Ａへの任意選択の入力２３０Ａ、２４０Ｂは、システムデータが送信機内または送信機によって処理され得るようにシステムデータに提供される入力を含む。これにより、システムデータがネットワークデータと共にチャネル（複数可）２０４を介して送信されることが可能になり得る。同様に、受信機２１２Ｂ、２１６Ｂは、チャネル２０４を介して送信された信号から復元または分離されたシステムデータを提供する信号２４０Ａ、２３０Ｂを出力する。

使用環境の一例は、光ファイバリンクおよびレーザまたは何らかの他の形態の光信号発生器（光源）を利用する光通信システムである。図３Ａは、例示的な光ファイバ通信リンクを示す。リモートネットワーキング機器３０４Ａ、３０４Ｂ間の通信を可能にするために、光ファイバ送信機および受信機が提供される。送信機３０８の一部であるレーザドライバ３１２は、レーザからの変調光出力を生成する変調電流でレーザ３１６を駆動する。この光出力は、信号伝送のために光ファイバ３２０に結合される。光ファイバリンクの受信側には受信機３２８がある。光エネルギーは、フォトダイオード３３２によって電気信号に変換され、増幅器３３６によってさらに処理されて、信号の大きさがさらなる処理に適したレベルに設定される。さらに、ネットワーク機器３０４Ａからネットワーク機器３０４Ｂへの単一の経路として示されているが、通信経路上のデータフローは双方向であってもよく、またはネットワーク機器３０４Ｂからネットワーク機器３０４Ａへの別個の戻り経路が提供されてもよいことが企図される。本明細書に開示された技術革新は、他の環境で使用されてもよいことが企図されている。

図３Ｂは、例示的な有線通信リンクを示す。図３Ａと比較して、同一の要素には同一の参照符号が付されている。図３Ａに示すような光通信経路ならびに光送信機および受信機の代わりに、ネットワーク機器３０４Ａ、３０４Ｂに接続する電気ケーブル（複数可）３５０を有する有線システムが示されている。導電性チャネルを利用した通信デバイスは知られており、本明細書には説明されていない。本明細書に開示される技術革新は、無線システム、または本明細書に開示される改善されたイコライザコード生成から受益する任意のシステムで使用され得ることも企図される。

図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、および図４Ｄは、様々なイコライザコードのシンボル間干渉の例示的なプロットを示す。図４Ａでは、垂直軸４０４が符号間干渉（ＩＳＩ）を表し、一方、水平軸４０８がＣＴＬＥコードを表す。ＩＳＩグラフ値は実際には（１－ＩＳＩ）であり、結果、曲線は図４Ｂ、図４Ｃ、および図４Ｄに示す他の方法に対して反転しない。図４Ａのプロット４２０は、様々な異なるイコライザコード（ＣＴＬＥ係数など）に基づくＩＳＩを表す。プロット４２０では、ピーク４２４が最大プロット値として示されている。図から分かるように、ピーク４２４をピーク付近のプロット位置４２６，４２８と区別することは困難であり得る。その結果、ピーク４２４が明確に定義されていない場合、最適なイコライザコードを選択することが困難となる。

図４Ｂは、イコライザコードを決定するために開放アイ高さ方法を使用した様々なイコライザコードの開放アイ高さの例示的なプロットを示す。図４Ｂでは、垂直軸４０４が開放アイ高さ（ＯＥＨ）を表し、一方、水平軸４０８がＣＴＬＥコードを表す。示されるように、プロット４３０はピーク４２４を有する。ピーク４２４は、最適なイコライザコードと関連付けられる。プロット４３０に見られるように、ピーク４２４は、良好であるが最適ではないイコライザコードと関連付けられる隣接するプロット点４２６，４２８に対して区別するのがより容易である。図４Ｂに見られるように、プロット４３０は、図４Ａのプロット４２０よりも大きい勾配値を有し、したがって、プロット上の他の点からピーク４２４を区別することをより容易にする。

図４Ｃは、イコライザコードを決定するために開放アイ面積方法を使用した様々なイコライザコードの開放アイ面積の例示的なプロットを示す。図４Ｃでは、垂直軸４０４が開放アイ面積（ＯＥＡ）を表し、一方、水平軸４０８がＣＴＬＥコードを表す。示されるように、プロット４４０はピーク４２４を有する。ピーク４２４は、最適なイコライザコードと関連付けられる。プロット４３０に見られるように、ピーク４２４は、良好であるが最適ではないイコライザコードと関連付けられる隣接するプロット点４２６，４２８に対して区別するのがより容易である。図４Ｃに見られるように、プロット４４０は、図４Ａのプロット４２０よりも大きい勾配値を有し、したがって、プロット上の他の点からピーク４２４を区別することをより容易にする。

図４Ｄは、最適なイコライザコードを決定するためにＱ計算方法およびＱ^２計算方法を使用した様々なイコライザコードのＱ値およびＱ^２値の例示的なプロットを示す。図４Ｄでは、垂直軸４０４がＱを表し、一方、水平軸４０８がＣＴＬＥコードを表す。示されるように、プロット４５０はピーク４２４を有し、本明細書に開示されるＱ計算方法を使用して計算される。ピーク４２４は、最適なイコライザコードと関連付けられる。プロット４５０に見られるように、ピーク４２４は、良好であるが最適ではないイコライザコードと関連付けられる隣接するプロット点４２６，４２８に対して区別するのがより容易である。

同様に、示されるように、プロット４６０はピーク４２４を有し、本明細書に開示されるＱ^２計算方法を使用して計算される。ピーク４２４は、最適なイコライザコードと関連付けられる。プロット４６０に見られるように、ピーク４２４は、良好であるが最適ではないイコライザコードと関連付けられる隣接するプロット点４６４，４６８に対して区別するのがより容易である。図４Ｄに見られるように、プロット４５０および４６０は、図４Ａのプロット４２０よりも大きい勾配値を有し、したがって、プロット上の他の点からピーク４２４を区別することをより容易にする。

図５は、イコライザを備えた例示的な受信機のブロック図である。これは１つの可能なブロック図にすぎない。入力５０４は、チャネルの歪み効果を緩和するためのイコライゼーションのためにチャネル（光学、有線、無線）からの入力信号をイコライザに提供する。イコライザは、信号の周波数固有操作を実行し、イコライゼーションされた信号を量子化器５１２およびコントローラ５１６に提供する。量子化器５１２は、入力信号の１つ以上の閾値との比較に基づいて入力信号を２つ以上の論理レベルまたは所定の値と比較して量子化するように構成されているスライサまたは任意のデバイスであってもよい。そのようなスライサである量子化器５１２は、当業者に知られており、したがって詳細には説明されない。量子化器５１２の出力は、後続の処理のために出力５２０に提示され、コントローラ５１６に提示される。

コントローラ５１６は、信号および／またはイコライザ出力を処理し、分析に基づいて、本明細書で説明した方法ステップを実行して、最適なイコライゼーションを提供する最適なイコライザコード（設定）を識別するように構成されているハードウェア、ソフトウェア、またはその両方の任意の組合せであってもよい。コントローラ５１６は、差分イコライザコードを用いて１つ以上の連続的な反復を実行し、本明細書に記載の実施形態に従って最適なイコライザコードをもたらすコードについて結果として生じるイコライザ出力を処理および分析する。入力５０４上の入力信号および出力５２０上の出力信号からのフィードバックおよび比較もまた、コントローラ５１６によって考慮され得る。

コントローラ５１６は、上述の開放アイ高さ（ＯＥＨ）方法、開放アイ面積（ＯＥＡ）方法、およびＱまたはＱ^２法などのアイダイアグラムプロットのアイの１つ以上の態様を検出および監視することができるアイモニタを含むことができる。一実施形態では、コントローラ５１６は、限定された命令セットを有する有限状態機械として構成され、したがって、非有形フォーマットでメモリに記憶することができる機械実行可能命令を実行することができる。高速動作を可能にするために、多くの機能が、ステートマシンなどのハードウェアにおいて、または部分的にハードウェアにおいて、かつ部分的にプロセッサ上で実行されるソフトウェアにおいて可能にされる。例えば、純粋にハードウェアの構成、またはＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ソフトウェアコードを実行するプロセッサ、命令文、または本明細書で説明されるように実行するように構成されている任意の他の要素を使用することができる。

本発明の様々な実施形態を説明したが、本発明の範囲内にあるより多くの実施形態および実施態様が可能であることは当業者には明らかであろう。さらに、本明細書に記載の様々な特徴、要素、および実施形態は、任意の組合せまたは構成で特許請求され、または組み合わされてもよい。

Claims

経時的に受信される信号を処理して、前記信号のイコライゼーションを制御するために使用されるイコライザコードを生成する方法であって、
前記信号を処理して前記信号のアイを識別するステップと、
前記信号を処理して各アイのアイ高さを計算するステップと、
前記信号を処理して各アイのノイズ値を計算するステップと、
各アイについて、前記アイ高さに前記アイ高さを乗算してアイ高さ積を生成するステップと、
各アイについて、前記アイ高さ積を前記ノイズ値で除算してＱ^２値を生成するステップと、
計算された前記Ｑ^２値を使用して、前記イコライザコードを最適なイコライザ設定に適合させるステップと
を備える、方法。
前記信号の各帯域のＩＳＩ値を計算することと、
隣接する高い方の平均値と、隣接する低い方の平均値との間の差として各アイのアイ高さを計算することと、
各アイについて、前記アイの上方の帯域および前記アイの下方の帯域の前記ＩＳＩ値を合計することによってノイズ値を計算することと
によって、前記ノイズ値を計算するステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
各帯域は、可能な量子化器出力レベルである、請求項１に記載の方法。
前記最適なイコライザ設定は、最小のアイを可能な限り大きく確立するか、またはすべてのアイの合計を可能な限り大きく確立する、請求項１に記載の方法。
前記信号はＰＡＭフォーマット信号であり、４つの帯域および３つのアイが存在する、請求項１に記載の方法。
前記方法は、チャネルにおける信号劣化を考慮に入れるために、通信システムにおいて行われる、請求項１に記載の方法。
前記イコライザコードを適合させるステップは、２つ以上の異なる前記イコライザコードが、異なるイコライザ出力を生成するために使用され、前記異なるイコライザ出力が処理され、ＱまたはＱ^２値に基づいて最適なイコライザコードを決定するために比較される反復プロセスを備える、請求項１に記載の方法。
経時的に受信される信号を処理してイコライザコードを生成する方法であって、
前記信号を処理して前記信号のアイを識別するステップと、
前記信号を処理して前記信号の各帯域のＩＳＩ値を生成するステップと、
隣接する高い方の平均値と、隣接する低い方の平均値との間の差として各アイのアイ高さを計算するステップと、
各アイについて、前記アイの上方の帯域および前記アイの下方の帯域のＩＳＩ値を合計することによってノイズ値を計算するステップと、
各アイ高さを関連する前記アイの計算された前記ノイズ値で除算することによって、各アイのＱ値を生成するステップと、
計算された前記Ｑ値を使用して、前記イコライザコードを最適なイコライザ設定に適合させるステップと
を備える、方法。
前記最適なイコライザ設定は、最小のアイを可能な限り大きく確立するか、またはすべてのアイの合計を可能な限り大きく確立する、請求項８に記載の方法。
前記信号はＰＡＭフォーマット信号である、請求項８に記載の方法。
前記方法は、チャネルにおける信号劣化を考慮に入れるために、通信システムにおいて実施される、請求項８に記載の方法。
Ｑ二乗値のピークをより容易に識別するために各Ｑ値を二乗するステップをさらに備える、請求項８に記載の方法。
前記イコライザコードを適合させるステップは、２つ以上の異なるイコライザコードが、異なるＱ二乗値を生成するために使用され、前記異なるＱ二乗値が最適なイコライザコードを決定するために比較される反復プロセスを備える、請求項８に記載の方法。
イコライザコードを使用して信号をイコライゼーションするためのシステムであって、
イコライザコードに基づいて前記信号をイコライゼーションするように構成されているイコライザと、
以下のように、前記信号を処理してイコライザコードを生成するように構成されているコントローラであって、
前記信号を処理して前記信号のアイを識別することと、
前記信号を処理して前記信号の各帯域のＩＳＩ値を生成することと、
隣接する高い方の平均値と、隣接する低い方の平均値との間の差として各アイのアイ高さを計算することと、
各アイについて、前記アイの上方の帯域および前記アイの下方の帯域のＩＳＩ値を合計することによってノイズ値を計算することと、
各アイ高さを関連する前記アイの計算された前記ノイズ値で除算することによって、各アイのＱ値を生成することと、
計算された前記Ｑ値を使用して、前記イコライザコードを最適なイコライザ設定に適合させることと
を行う、コントローラと
を備える、システム。
前記帯域は、可能な量子化器出力レベルである、請求項１４に記載のシステム。
前記最適なイコライザ設定は、最大のＱ値を確立する、請求項１４に記載のシステム。
前記信号はＰＡＭフォーマット信号であり、４つの帯域および３つのアイが存在する、請求項１４に記載のシステム。
前記方法が、チャネルにおける信号劣化を考慮に入れるために、通信システムにおいて実施される、請求項１４に記載のシステム。
Ｑ二乗値のピークをより容易に識別するために各Ｑ値を二乗するステップをさらに備える、請求項１４に記載のシステム。
前記イコライザコードを適合させるステップは、２つ以上の異なるイコライザコードが、異なるＱ出力を生成するために使用され、前記異なるＱが最適なイコライザコードを決定するために比較される反復プロセスを備える、請求項１４に記載のシステム。