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VERWANDTE PATENTANMELDUNGEN
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Die
vorliegende Patentanmeldung ist mit den folgenden, ebenfalls anhängigen,
gemeinsam übertragenen Patentanmeldungen verwandt: PCT-Anmeldung
PCT/RU2004/000538 mit
der Bezeichnung „PRESCRIBED RESPONSE PRECODING FOR CHANNELS
WITH INTERSYM-BOL JNTERFERENCE", eingereicht am 30. Dezember 2004,
und PCT-Anmeldung
PCT/RU2005/000359 mit
der Bezeichnung „PRECODER CONSTRUCTION AND EQUALI-ZATION",
eingereicht am 29. Juni 2005.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die
Ausführungsformen der Erfindung betreffen allgemein Vorcodierer
für Kommunikationskanäle.
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HINTERGRUND
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Kanäle
in einem Kommunikationsnetz können typischerweise Kanalverzerrungen
unterliegen. Diese Kanalverzerrungen können zu Intersymbolinterferenzen
(ISI) führen, bei welchen es sich im Wesentlichen um die
Verbreiterung eines Signalimpulses aus seinem zugewiesenen Zeitintervall
heraus handelt, wodurch eine Interferenz mit Nachbarimpulsen verursacht
wird. Wenn ein Kommunikationskanal hinsichtlich seiner Intersymbolinterferenz
nicht kompensiert ist, kann dies zu hohen Fehlerraten führen.
Es werden verschiedene Verfahren und Konstruktionen angewendet,
um Intersymbolinterferenzen in einem von einem Kommunikationskanal
empfangenen Signal zu kompensieren oder zu verringern. Die Kompensationsvorrichtungen
für solche Intersymbolinterferenzen sind als Entzerrer
bekannt. Verschiedene Entzerrungsverfahren umfassen eine Maximalwahrscheinlichkeits(Maximum-Likelihood,
ML)-Sequenzerkennung, lineare Filter mit einstellbaren Koeffizienten
und eine entscheidungsrückgekoppelte Entzerrung (Decision-Feedback
Equalization, DFE). Was benötigt wird, um eine zuverlässige
Datenkommunikation höherer Geschwindigkeit bereitzustellen,
sind verbesserte Schemen zur Bereitstellung einer Kanalentzerrung,
welche gleichzeitig ohne nennenswerte Komplexität verwirklicht
werden können.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 veranschaulicht
ein Ablaufdiagramm von Merkmalen einer Ausführungsform
eines Verfahrens zum Bereitstellen eines Vorcodierers, welcher Filtereigenschaften
für jede Kanallänge innerhalb eines relativ breiten
Entfernungsbereichs aufweist.
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2 veranschaulicht
ein Netzwerk, welches eine Ausführungsform eines Vorcodierers
umfasst, der auf der Basis der Eigenschaften eines Tomlinson-Harashima-Vorcodierers
konfiguriert ist, welcher Filtereigenschaften aufweist, um für
jede Kanallänge innerhalb eines relativ breiten Entfernungsbereichs
zu arbeiten.
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3 zeigt
eine Ausführungsform, in welcher eine Tabelle mit Vorcodierereigenschaften über
einen Bereich von Kanallängen unter Anwendung eines Qualitätskriteriums
erzeugt wird, welches auf eine Gruppe von Vorcodierern angewendet
wird, wobei jeder Vorcodierer relativ zu einer speziellen Kanallänge
konstruiert ist, die sich von denen der anderen Vorcodierer unterscheidet.
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4 veranschaulicht
eine Simulation der Leistung einer Ausführungsform, welche
durch Anwendung der Tabelle der 3 erzeugt
wurde.
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5 veranschaulicht
ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Systems,
welches eine Ausführungsform eines Vorcodierers aufweist,
der Filtereigenschaften für jede Kanallänge innerhalb
eines relativ breiten Entfernungsbereichs aufweist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die
folgende detaillierte Beschreibung bezieht sich auf die begleitenden
Zeichnungen, welche beispielhaft spezielle Einzelheiten und Ausführungsformen
zeigen, in welchen die Erfindung ausgeführt werden kann.
Diese Ausführungsformen werden in ausreichenden Einzelheiten
beschrieben, um dem Fachmann zu ermöglichen, die vorliegende
Erfindung auszuführen. Es können andere Ausführungsformen
angewendet werden, und es können strukturelle, logische
und elektrische Veränderungen vorgenommen werden, ohne
den Umfang der Erfindung zu verlassen. Die verschiedenen hierin
offenbarten Ausführungsformen schließen sich nicht
notwendigerweise gegenseitig aus, da einige offenbarte Ausführungsformen
mit einer oder mehreren anderen offenbarten Ausführungsformen
kombiniert werden können, um neue Ausführungsformen
zu bilden. Die folgende detaillierte Beschreibung ist deswegen nicht
als beschränkend anzusehen, und der Umfang der Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wird nur durch die angefügten
Patentansprüche zusammen mit dem vollständigen
Umfang der Äquivalente definiert, die zu solchen Patentansprüche
gehören.
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1 veranschaulicht
ein Ablaufdiagramm von Merkmalen einer Ausführungsform
eines Verfahrens zum Bereitstellen eines Vorcodierers, welcher Filtereigenschaften
für jede Kanallänge innerhalb eines relativ breiten
Entfernungsbereichs aufweist. Bei 110 wird eine Gruppe
von Vorcodiererkonstruktionen gebildet. Jede Vorcodiererkonstruktion
kann für eine spezielle Kanallänge gebildet werden,
wobei die spezielle Länge für eine Vorcodiererkonstruktion
sich von den anderen Vorcodierern in der Gruppe unterscheidet. Die
speziellen Längen können so gewählt werden,
dass sie einen breiten Entfernungsbereich für einen Kommunikationskanal
abdecken. Der Entfernungsbereich kann auf einen Wert eingestellt
sein, welcher sich bis auf eine maximale Entfernung für
das für den Kanal verwendete Medium ausdehnt. Die speziellen
Kanallängen sind kürzer als der Entfernungsbereich
oder gleich groß wie dieser. In einer Ausführungsform
ist ein Entfernungsbereich in eine Anzahl von Entfernungen mit gleichem
Abstand unterteilt, und für jede Entfernung kann eine Vorcodiererkonstruktion
hergestellt werden. Der Entfernungsbereich kann zum Beispiel 100
Meter betragen, wobei spezielle Entfernungen um 10 Meter voneinander
getrennt sind, wofür 10 Vorcodierer konstruiert werden,
einer entsprechend für jede der Kanallängen 10
m, 20 m, ... 100 m. Der Entfernungsbereich ist nicht auf 100 m begrenzt, und
die speziellen Entfernungen sind nicht auf einen Abstand von 10
Meter begrenzt. In einer Ausführungsform können
die speziellen Entfernungen in einem Entfernungsbereich so gewählt
werden, dass der Abstand zwischen den speziellen Entfernungen über
den Entfernungsbereich variiert, d. h., in einer Ausführungsform
kann es sein, dass die speziellen Entfernungen nicht den gleichen
Abstand voneinander aufweisen.
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Bei 120 kann
ein Übertragungsqualitätskriterium ausgewählt
werden. In einer Ausführungsform können verschiedene Übertragungsqualitätskriterien
in einem Speicher gespeichert sein. In einer Ausführungsform
kann ein einziges Übertragungsqualitätskriterium
in einem Speicher gespeichert sein. Bei dem Übertragungsqualitätskriterium
kann es sich um ein Kriterium des Wertes der mittleren quadratischen
Abweichung (Mean Square Value of the Error, MSE) handeln, der zu
einem übertragenen Informationssymbol gehört,
und um eine Abschätzung der Informationen an einem Punkt
in einer Einheit des Kommunikationskanals. Die Abschätzung
kann als Ausgabe eines Entzerrers genommen werden.
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Bei 130 kann
für jeden konstruierten Vorcodierer eine Gruppe von Werten
bestimmt werden. Die Gruppe von Werten kann für jeden Vorcodierer
für variierende Längen erzeugt werden, indem das
ausgewählte Übertragungsqualitätskriterium
angewendet wird. In einer Ausführungsform können
für eine Gruppe von N Vorcodierern N2 Werte
erzeugt werden. Jeder der N Werte für einen gegebenen Vorcodierer
kann die Leistung des Vorcodierers für jede von N Kanallängen
basierend auf dem Qualitätskriterium anzeigen, obwohl jeder
Vorcodierer für eine der N Kanallängen konstruiert
ist. Dann kann eine Untergruppe der Vorcodierer ausgewählt werden,
in welcher die Leistung der Vorcodierer innerhalb eines speziellen
Wertebereichs liegt, der durch Anwendung des Übertragungsqualitätskriteriums
erzeugt wurde. Es können ein oder mehrere Vorcodierer ausgewählt
werden, um den wirksamen Vorcodierer über den Entfernungsbereich
bereitzustellen.
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2 veranschaulicht
ein Netzwerk 200, welches eine Ausführungsform
eines Vorcodierers umfasst, der auf der Basis der Eigenschaften
eines Tomlinson-Harashima-Vorcodierers (Tomlinson-Harashima Precoder,
THP) konfiguriert ist, welcher Filtereigenschaften aufweist, um
für jede Kanallänge innerhalb eines relativ breiten
Entfernungsbereichs zu arbeiten. Der Vorcodierer kann in einer Ausführungsform ähnlich
wie jener konstruiert sein, der in Bezug auf 1 beschrieben
ist. Die Tomlinson-Harashima-Vorcodierung sorgt für eine Verwirklichung
eines Rückwärtsfilters am Sendeende des Kommunikationskanals
mit einem Mechanismus, um die Amplitude des Ausgabesignals zu begrenzen.
Signalabschnitte, welche im Kanal 210 zwischen dem Knoten 202 und
dem Knoten 203 übertragen werden, werden einem
Rückwärtsfilter 220, welcher durch ein Polynom
B(z) definiert ist, und einer Moduln-Reduzierungsfunktion M(x) 230 unterworfen,
um ein Überschreiten der Signalgrenzen zu verhindern. Bei
der Modulo-Reduzierungsfunktion 230 handelt es sich um
eine Moduln-Operation, um die Amplitude der in den Kanal 210 zu übertragenden
Signale zu begrenzen. Die Rückkopplungsschleife ist geschlossen,
wobei der Rückwärtsfilter 220 auf ein
Summierglied 240 rückgekoppelt ist, welches die
Signalabschnitte empfängt. Am Empfangsende des Kommunikationskanals
empfängt ein Vorwärtsfalter 260, welcher
durch das Polynom R(z) definiert ist, die übertragenen
Symbole und stellt einer Empfangs-Moduln-Reduzierungsfunktion 250,
welche das Signal in einer im wesent lichen zu der Umsetzungs-Reduzierungsfunktion 230 umgekehrten
Operation in Symbolabschätzungen umsetzt, ein gefiltertes
Signal bereit. Für einen gegebenen THP gehören
zu dem Vorcodierer zwei Filtereinheiten, ein Rückwärtsfilter
an einem Sendeende eines Kanals und ein Vorwärtsfilter
an einem Empfangsende eines Kanals.
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Ein
Tomlinson-Harashida-Vorcodierer ist Teil eines Standards des Institute
of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), des Standards IEEE
802.3an. In einem Entwurf, dem Entwurf P802.3an/D2.1 des IEEE-Standards
Ethernet 802.3an für 10GBASE-T, welcher ein formales Ablaufdatum
21. Juli 2005 aufwies, war für die Kanalentzerrung während
der Übertragung über Kabel verschiedener Längen
die Verwendung einer festen Gruppe von Tomlinson-Harashida-Vorcodierern
angezeigt. Die Anzahl der Vorcodierer in der Gruppe von Vorcodierern
ist nicht definiert, aber sie reicht ungefähr von 4 bis
8 festen Vorcodierern. Im Gegensatz zur Messung der Kanalimpulsantwort
und der optimalen Einstellung der Vorcodiererfilter für
diese Reaktion vor der Übertragung gibt es eine Gruppe
von THP-Filter-Koeffizienten für alle Übertragungsbedingungen.
Dies bedeutet, dass während der Initialisierung Netzwerkkarten
für 10GBASE-T den Kanal abschätzen können,
aber die Vorcodierer möglicherweise nicht unter Verwendung
der Kanalabschätzung konstruiert werden. Die Vorcodierer
werden als der eine aus der vordefinierten Gruppe der Vorcodierer
ausgewählt.
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In
einem klassischen THP-Schema für eine gegebene Kanallänge
werden der Vorwärts- und der Rückwärts-Vorcodiererfilter
R(z) und B(z) so ausgewählt, dass der MSE am Vorcodiererausgang
bei einer gegebenen gewissen Kanalimpulsantwort H(z) minimiert wird.
M(x) bezeichnet den Modulooperator, welcher sich für den
Fall von M-PAM mit der Signalentfernung d wie folgt darstellen lässt:
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In
einer Ausführungsform kann ein Ansatz, um eine feste Gruppe
von THP-Vorwärtsfiltern zu konstruieren, THP-Eigenschaften
für Kanallängen innerhalb eines relativ breiten
Entfernungsbereichs liefern. In einer Ausführungsform liefert
ein solcher Ansatz auch einen Algorithmus zur Erzeugung einer festen
Gruppe von THP-Vorwärtsfiltern, welche für beliebige
Kabelarten aus gewählt werden. Um die Menge an Berechnungen während
der Übertragung zu verringern, können Vorcodiererfilter
vorausberechnet und in einer Tabelle gespeichert sein. Die Aufgabe,
eine feste Gruppe von Vorcodiererfiltern auszuwählen, umfasst
ein Optimierungsverfahren. Eine solche Gruppe von Vorcodiererfiltern
sollte dafür geeignet sein, für variierende Kabellängen
die Übertragungsqualität auf einem gewünschten
Niveau zu halten. In einer Ausführungsform kann die Optimierungszielfunktion
zur Messung der Qualität der festen THP-Gruppen als eine
Erhöhung der mittleren quadratischen Abweichung (MSE) am
Ausgang des Vorwärtsfilters für den Vorcodierer
ausgewählt werden. Die MSE-Erhöhung kann für
eine Gruppe von Kabellängen über einen Entfernungsbereich
bestimmt werden. Zum Beispiel kann die MSE-Erhöhung in
5m-Abständen für jede Kabellänge zwischen
0 und 100 m bestimmt werden. Die Ausführungsformen sind
nicht auf einen Bereich zwischen 0 und 100 m mit einem Probenabstand
von 5 m beschränkt. In verschiedenen Ausführungsformen
können andere Bereiche für die Kabellängen
und andere Probenabstände angewendet werden. Der MSE kann
gewählt werden, um die Entzerrungsschemen zu vergleichen,
weil er ein klassisches Maß für die Entzerrungsqualität
ist. Wenn für eine Kanallänge im Vergleich zur
Verwendung eines optimalen Rückwärts- oder Vorwärtsfilters,
welche als THP-Filter mit minimalem MSE konstruiert sind, ein suboptimaler
Rückwärts- oder Vorwärtsfilter verwendet
wird, sollte sich der MSE erhöhen. Das heißt,
die MSE-Erhöhung sollte bei der Kanallänge, für
welche der Vorcodierer konstruiert wurde, minimal sein.
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In
einer Ausführungsform kann für jede über
einen Entfernungsbereich ausgewählte Kanallänge
ein Vorcodierer konstruiert werden, derart, dass die Gruppe der
konstruierten Vorcodierer ausreichend ist, um für eine
beliebige Kabellänge für das erforderliche SNR-Niveau
(Signal-to-Noise-Ratio, Signal-Rausch-Verhältnis) am Entscheidungspunkt
zu sorgen. Ein Vorcodierer kann für eine Länge
k innerhalb einer maximalen Länge D gebildet werden, und
es kann überprüft werden, dass bestimmt wird,
dass der Vorcodierer für eine beliebige Kabellänge
kleiner oder gleich D für das erforderliche SNR-Niveau
am Entscheidungspunkt sorgt.
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In
einer Ausführungsform kann eine Tabelle mittlerer MSE-Werte
an Vorcodiererausgängen errechnet werden, um eine optimale
feste Gruppe von THP-Vorwärtsfiltern zu finden. Ein Eintrag
(i, k) in solch einer Tabelle kann einen mittleren MSE des Vorcodierers
i mit einer Kanallänge enthalten, welche zu dem Vorcodierer k
gehört. Man betrachte einen Entfernungsbereich von 100
m mit Kanallängen, die durch einen Abstand von 5 m festgelegt
sind. Eine Tabelle kann als 20×20-Tabelle erzeugt werden.
Das (i, k)-Feld kann durch Kombination des Vorwärtsfilters
Ri(z), optimiert für die Länge
5*i, mit einer Kanalimpulsantwort Hk(z)
der Länge 5*k erhalten werden.
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Der
entsprechende THP-Rückwärtsfilter wird durch Faltung
von Ri(z) und Hk(z),
geschrieben als Ri(z)*Hk(z),
erhalten. Für den Fall, dass i = k, ist der resultierende
Vorcodierer für diesen Kanal optimal, und sein mittlerer
MSE ist unter den Vorcodierern in derselben Spalte der Tabelle minimal,
weil die Vorcodierer bei den anderen Kanallängen suboptimale
Vorwärtsfilter umfassen.
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3 zeigt
eine Ausführungsform, in welcher eine Tabelle von Vorcodierereigenschaften
(MSE-Erhöhung am Ausgang des Vorwärtsfilters des
Vorcodierers) über einen Bereich von Kanallängen
(alle 5 m über den Bereich von 100 m) bei der Bestimmung
geeigneter Filterparameter über den Entfernungsbereich
von 100 m verwendet wird. In dem Beispiel der 3 wird
bei der Bestimmung des Vorcodierer-MSE für alle Kombinationen
von Vorwärts- und Rückwärtsfiltern, optimiert
für eine Länge (Zeilennummer), mit einer Kanalimpulsantwort
(Impulse Response, IR) für ein Kabel mit einer anderen
Länge (Spaltennummer) am Sender ein SNR von 45 angewendet.
Um eine feste Vorwärtsfiltergruppe zu konstruieren, kann
ein Kriterium auf Basis der MSE-Erhöhung angewendet werden.
Die Konstruktion kann über Simulationstechniken erzeugt
werden. Es kann eine MSE-Entartung angewendet werden, wobei die
MSE-Entartung ein Maß an Abweichung der MSE-Erhöhung
von der optimalen MSE-Erhöhung ist. In einer Ausführungsform
kann ein akzeptables Maß an MSE-Entartung von dem erforderlichen
SNR an einem Slicer in dem System abhängen. Als grober
Anhaltspunkt kann die MSE-Entartung im Vergleich zu dem idealen
Fall eines speziellen Filters für jede Kanallänge als
zusätzliches Rauschen an dem Slicer-Eingang angesehen werden.
Es können auch andere Mittel für die Auswahl einer
MSE-Entartung angewendet werden.
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Wenn
eine akzeptable MSE-Entartung ausgewählt ist, werden alle
Tabelleneinträge identifiziert, welche von der optimalen
MSE-Erhöhung aus innerhalb der festgelegten MSE-Entartung,
oder des Sprungs, liegen. Die optimale MSE-Erhöhung für
jede Kanallänge sind die Tabelleneinträge 310 entlang
der Hauptdiagonalen der Tabelle. In der Beispielstabelle, welche
in 3 dargestellt ist, ist der festgelegte MSE-Sprung
von der Hauptdiagonalen aus so gewählt, dass er kleiner
oder gleich 0,0005 ist. Der Sprung kann auf Werte in jeder Spalte
k relativ zu dem Eintrag (k, k) angewendet werden. Die identifizierten
Einträge (i, k), welche innerhalb des festgelegten Sprungs
liegen, sind in dem Bereich 315 eingeschlossen dargestellt.
In einer Ausführungsform kann der festgelegte MSE-Sprung
als minimale MSE-Erhöhung in Bezug auf eine gegebene Anwendung gewählt
werden.
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Aus
der Untergruppe der Tabellenwerte, welche als Bereich 315 identifiziert
sind, kann eine Gruppe von Zeilenintervallen (horizontale Zeilen,
angezeigt durch die Bereiche 320, 321 und 322)
identifiziert werden. Diese Bereiche 320, 321 und 322 überschneiden
sich nicht, das heißt, jeder Bereich deckt eine andere
Kanallänge ab. Die Kombination der Bereiche 320, 321 und 322 deckt
alle Kabellängenbereiche in der Tabelle ab. Die Bereiche 320, 321 und 322 liegen
innerhalb des markierten Tabellenbereichs 315 und somit
innerhalb der MSE-Entartung. In solch einem Verfahren des Herausfindens
kann die Gruppe von Zeilenintervallen, also die gesamte Gruppe von
Punkten, welche den Entfernungsbereich mit dem festgelegten Sprung
abdecken, verwendet werden, um die geringste Anzahl an Filtern innerhalb
des minimalen MSE-Sprungs (Summe der abgedeckten Zellen) zu bestimmen.
Jede horizontale Reihe, welche durch die Bereiche 320, 321 und 322 bezeichnet
ist, entspricht einer Filtergruppe. Wie bereits angemerkt, entspricht
jedes Zeilenintervall 320, 321 und 322 einem
speziellen Kanallängenintervall, so dass diese speziellen
Kanallängenintervalle sich nicht überschneiden.
Für jedes spezielle Intervall kann ein spezieller Filter
gefunden werden. Alternativ kann, bei Vorgabe der gewählten
MSE-Entartung und der Werte der Einträge (i, j), die geringste
Anzahl an Filtern als Optimierungsaufgabe unter Anwendung herkömmlicher
Techniken gelöst werden. Wie in 3 dargestellt,
deckt die Kombination der Bereiche 320, 321 und 322 den
gesamten Entfernungsbereich ab, welcher in diesem Beispiel 100 Meter
beträgt, wodurch 3 feste Vorwärtsfilter für
das in diesem Beispiel verwendete vorgegebene Kanalmodell bereitgestellt
werden. Je kleiner die ausgewählte akzeptable MSE-Entartung,
desto größer ist die Anzahl der Vorwärtsfilter,
welche ausgewählt werden können, um dieses Kriterium
zu erfüllen. In einer Ausführungsform kann zu
jedem Vorwärtsfilter ein Rückwärtsfilter
gehören, um den Tomlinson-Harashima-Vorcodierer herzustellen.
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4 veranschaulicht
eine Simulation der Leistung einer Ausführungsform, welche
durch Anwendung der Tabelle der 3 erzeugt
wurde. 4 liefert einen Vergleich des Vorcodierer-MSE
für einige Kombinationen fester THP-Vorwärtsfilter
und verschiedene Kanäle mit optimalem MSE am Vorcodiererausgang.
In den Berechnungen und Simulationen für 3 und 4 wurde
ein Kanalmodell für ein 10GBASE-T-Kabelmodell variabler
Länge für eine Abtastrate von 800 MHz benutzt.
Es werden nur 3 feste Vorwärtsfilter verwendet, um alle
Kabellängenbereiche abzudecken, welche mit ungefähr
5 × 104 die größte
absolute MSE-Entartung aufweisen. Die Kurve 410 zeigt den
optimalen MSE, welcher zu dem Vorwärtsfilter gehört,
der für jede festgelegte Länge im Entfernungsbereich
von 100 m mit einem Abstand von jeweils 5 m konstruiert wurde. Die
Kurve 410 entspricht der Diagonalen der Tabelle der 3.
Die Kurve 420 steht für den Vorcodierer-MSE bei
Verwendung eines 15 m-Vorwärtsfilters und zugehörigen Rückwärtsfilters.
Die Filtergruppe, welche die Kurve 420 aufweist, kann als
Ergebnis des oben beschriebenen Verfahrens ausgewählt werden,
welches zur Identifizierung des Bereichs 320 (Zeile 3)
der 3 führt. Die Kurve 430 steht
für den Vorcodierer-MSE bei Verwendung eines 60 m-Vorwärtsfilters
und zugehörigen Rückwärtsfilters. Die
Filtergruppe, welche die Kurve 430 aufweist, kann als Ergebnis
des oben beschriebenen Verfahrens ausgewählt werden, welches
zur Identifizierung des Bereichs 321 (Zeile 12)
der 3 führt. Die Kurve 440 steht
für den Vorcodierer-MSE bei Verwendung eines 80 m-Vorwärtsfilters
und zugehörigen Rückwärtsfilters.
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Die
Filtergruppe, welche die Kurve 440 aufweist, kann als Ergebnis
des oben beschriebenen Verfahrens ausgewählt werden, welches
zur Identifizierung des Bereichs 322 (Zeile 16)
der
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3 führt.
In einer Ausführungsform kann für ein Kanalmodell,
wie es in diesem Beispiel angewendet wird, ein für 15 m
konstruierter Vorwärtsfilter für die Kanallängen
von 5 m bis 30 m verwendet werden, ein für 60 m konstruierter
Vorwärtsfilter für die Kanallängen von
35 m bis 70 m verwendet werden und ein für 80 m konstruierter
Vorwärtsfilter für die Kanallängen von
75 m bis 100 m verwendet werden. Durch die drei Vorwärtsfilter
und ihre zugehörigen Rückwärtsfilter
wird im Ergebnis ein gemischter Vorwärtsfilter (und zugehöriger Rückwärtsfilter)
bereitgestellt, welcher den Vorcodierer-MSE aufweist, der in der
Kurve 460 dargestellt ist. Die Kurve 460 entspricht
der Kombination der 3 Filtergruppen, welche individuell für
die oben festgelegten Entfernungen angewendet werden. Bei einem
Empfänger, welcher wie in einer hierin beschriebenen Ausführungsform
bestimmt Vorwärtsfilter aufweist, kann der Empfänger
mit der Kanallänge als beim Empfänger bekannte Information
den geeigneten Vorwärtsfilter auswählen. In einer
Ausführungsform kann der Empfänger eine. Verweistabelle
verwenden, um den Filter entsprechend der Kanallänge für
die Anwendung auszuwählen, in welcher der Empfänger
konfiguriert ist. Ein Filter kann in einer Tabelle in Form von Filterparametern
gespeichert sein. Die Filterparameter können dem Empfänger
von einem anderen System bereitgestellt werden. Die Filterparameter
können in dem Empfänger bestimmt werden.
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Für
das Beispiel, welches in Bezug auf
3 und
4 erörtert
wurde, wurden drei feste Vorwärtsfilter identifiziert.
Nachdem die Filter entsprechend 15 m, 60 m und 80 m identifiziert
wurden, können die Filter-Taps für diese Filter
bestimmt werden. Die Filterkoeffizienten für den 15 m-Vorwärtsfilter
können, beginnend mit dem 0-ten Koeffizienten, wie folgt
erzeugt werden:
| 0,0010568 | 0,90393 | 5,1849 | –0,55563 | –0,21668 | 0,32656 |
| –0,3287 | 0,31644 | –0,30294 | 0,28848 | –0,27302 | 0,25758 |
| –0,24316 | 0,23015 | –0,21818 | 0,2068 | –0,19572 | 0,185 |
| –0,17476 | 0,16513 | –0,15604 | 0,14742 | –0,13919 | 0,13131 |
| –0,12377 | 0,1166 | –0,10977 | 0,10327 | –0,097039 | 0,091086 |
| –0,085374 | 0,079915 | –0,074682 | 0,069676 | –0,06485 | 0,060197 |
| –0,055684 | 0,051348 | –0,047188 | 0,043223 | –0,039368 | 0,035545 |
| –0,031675 | 0,02786 | –0,024286 | 0,021127 | –0,018237 | 0,015104 |
| –0,011235 | 0,0066318 | –0,0024947 | | | |
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Die
Filterkoeffizienten für den 60 m-Vorwärtsfilter
können, beginnend mit dem 0-ten Koeffizienten, wie folgt
erzeugt werden:
| 0,0061942 | 2,0446 | 14,322 | 6,0033 | –5,5359 | 3,0208 |
| –1,4236 | 0,76024 | –0,53161 | 0,38358 | –0,21504 | 0,068469 |
| 0,010327 | –0,023274 | 0,0066003 | 0,0082314 | –0,0096154 | 0,0032675 |
| 0,002648 | –0,0039158 | 0,0021412 | 0,00010252 | –0,00091973 | 0,00066031 |
| 2,2988e-005 | –0,00030191 | 0,0002829 | –3,6004e-005 | –6,2882e-005 | 0,00010361 |
| –1,3418e-005 | –5,1314e-006 | 4,2621e-005 | –1,9384e-007 | 8,6588e-006 | 2,0678e-005 |
| 5,9795e-006 | 1,0568e-005 | 1,2534e-005 | 8,3799e-006 | 1,013e-005 | 8,1385e-006 |
| 1,1329e-005 | 6,7573e-006 | 8,4246e-006 | 9,2458e-006 | 1,5389e-005 | –1,8048e-005 |
| 5,861e-005 | –5,2158e-005 | 5,13e-005 | | | |
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Die
Filterkoeffizienten für den 80 m-Vorwärtsfilter
können, beginnend mit dem 0-ten Koeffizienten, wie folgt
erzeugt werden:
| 0,0073129 | 1,6101 | 13,716 | 18,518 | –3,9488 | –3,0913 |
| 2,6921 | –0,70451 | –0,045169 | –0,23549 | 0,51951 | –0,38377 |
| 0,064728 | 0,11959 | –0,10141 | 0,0089075 | 0,040507 | –0,027633 |
| –0,0026511 | 0,015471 | –0,0084476 | –0,0018329 | 0,0053052 | –0,0023329 |
| –0,00093068 | 0,0017969 | –0,00058263 | –0,00039768 | 0,00061223 | –0,0001161 |
| –0,00014413 | 0,00021486 | –1,178e-006 | –3,9788e-005 | 8,3339e-005 | 2,1937e-005 |
| –5,5834e-007 | 3,9328e-005 | 2,3647e-005 | 1,3935e-005 | 2,2124e-005 | 2,2571e-005 |
| 2,1065e-005 | 1,123e-005 | 2,0632e-005 | 3,4777e-005 | –4,2873e-006 | 1,7908e-006 |
| 0,000119 | –0,00014355 | 0,00014849 | | | |
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Filter,
welche gemäß verschiedenen Ausführungsformen
für einen relativ breiten Entfernungsbereich konstruiert
sind, sorgen für einen verringerten Rechenaufwand und Speicherverbrauch
während der Initialisierungsverfahren, die mit einem Empfänger
und dem Kommunikationskanal, an welchen der Empfänger gekoppelt
sein kann, verbunden sind, weil für ein gegebenes Kanalmodell
eine feste Gruppe von Filtern gespeichert werden kann. Das Einstellen
der Filter bei der Initialisierung kann zu einer Funktion eines
Zugriffs auf eine Tabelle werden, um Filterparameter zu erhalten
und anzuwenden, welche sich auf spezielle Entfernungsintervalle beziehen.
Filter, die auf solche Weise konstruiert sind, können in
10-Gigabit-Ethernet-Vorrichtungen und – Systemen verwendet
werden. In einer Ausführungsform kann eine feste Gruppe
von Filtern, die unter Anwendung eines Übertragungsqualitätskriteriums
konstruiert werden, für Kabel der Kategorie 6 und Kabel
der Kategorie 7 verwendet werden. Solche Filter können
auch in anderen kommunikationsorientierten Hochgeschwindigkeitsanwendungen
verwendet werden.
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Das
Netzwerk 200 der 2 kann andere
Vorrichtungen und Systeme zur Kommunikation zwischen den Netzwerkknoten 202 und 203 umfassen.
Jeder Knoten kann Informationen empfangen und übertragen. Die
Netzwerkknoten können jeweils eine Anzahl von Systemen
umfassen, welche wie in 2 wirksam an einen Vorcodierer
gekoppelt sein können, um über den Kanal 210 zu
kommunizieren. Die Systeme an diesen Knoten können eine
oder mehrere Funktionen an einem Knoten bereitstellen. Ein Knotensystem
kann Operationen anderer Systeme und/oder Vorrichtungen an dem Knoten
lenken. Die Systeme an jedem Netzwerkknoten (202, 203)
können externe Verbindungen zueinander umfassen, welche
drahtgebunden oder drahtlos sein können. In einer Ausführungsform
können die Knotensysteme als Schalter, Router, Computer,
Server oder als eine Kombination dieser Elemente verwirklicht sein.
Ferner können die Knotensysteme über ein Medium,
welches mit Peripheral Component Interconnect (PCI) oder mit PCI-Express
kompatibel ist, miteinander oder mit anderen Vorrichtungen an einem
Knoten verbunden sein.
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Die
Netzwerkknoten (202, 203) können jeweils
für Verarbeitungssysteme stehen, welche eine Einheit einer
Bitübertragungsschicht (Physical Layer, PHY) aufweisen,
die so eingerichtet ist, dass sie zum Beispiel gemäß 10GBase-T
entsprechend der Definition der Standardserie IEEE 802.3an arbeitet.
Die 10GBase-T-PHY kann in der IEEE-Architektur zum Beispiel an eine
10G-Medienzugangssteuerung (Media Access Control, MAC) und eine
Medienunabhängige Gigabit-Schnittstelle (Gigabit Media
Independent Interface, XGMII) angeschlossen sein. Die 10GBase-T-PHY
kann zum Beispiel einen Teil einer Netzwerkschnittstellenkarte (Network
Interface Card, NIC) umfassen. Die Knoten (202, 203)
können irgendein Verarbeitungssystem und/oder irgendeine
Kommunikationseinheit umfassen, die für die Verwendung
mit einer 10GBase-T-Einheit geeignet sind. Zum Beispiel kann das
Knotenpaar (202, 203) als Schalterpaar, Routerpaar,
Serverpaar, ein Schalter und ein Router, ein Schalter und ein Server,
ein Server und ein Router usw. realisiert werden. Außerdem
können die Knoten (202, 203) auch ein
Teil eines modularen Systems sein, in welchem 10GBase-T die Hochgeschwindigkeitsverbindung
für das System darstellt. Ferner können High-End-Server,
Supercomputer, Cluster, Gitter-Datenverarbeitungen, Arbeitsgruppenschaltungs-Aufwärtsverbindungen,
Aggregations-Aufwärtsverbindungen, Speichersysteme usw.
Beispiele für die Knoten (202, 203) sein.
Die Ausführungsformen sind in dieser Hinsicht nicht beschränkt.
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Verschiedene
Ausführungsformen oder Kombinationen von Ausführungsformen
für Vorrichtungen und Verfahren zum Erzeugen von Parametern,
welche zu einem Vorcodierer für einen Kanal gehören,
können in Hardware-Verwirklichungen, Software-Verwirklichungen
und Kombinationen von Hardware- und Software-Verwirklichungen realisiert
werden. Das Erzeugen von Parameter für Einheiten, die zu
einem Vorcodierer gehören, kann die Auswahl eines Übertragungsqualitätskriteriums
und das Bilden mehrerer Werte für mehrere Vorcodiererkonstruktionen
umfassen, wobei jede Vorcodiererkonstruktion für eine vorgegebene
Kanallänge gebildet sein kann, die für jede Vorcodiererkonstruktion
verschieden ist, in welcher die vorgegebenen Kanallängen zusammen
einen relativ breiten Entfernungsbereich abdecken. Die Werte können
erhalten werden, indem das Übertragungsqualitätskriterium
für verschiedene Kanallängen auf jede Vorcodiererkonstruktion
angewendet wird. Es kann eine Untergruppe der Werte verwendet werden,
um eine begrenzte Zahl von Vorcodiererkonstruktionen, welche über
den Entfernungsbereich hinweg verwendet werden können,
basierend auf der Abweichung der ausgewählten Qualitätskriterien
für variierende Entfernungen relativ zu der festgelegten
Kanallänge für jede Vorcodiererkonstruktion zu
bestimmen. Diese Verwirklichungen können ein computerlesbares
Medium umfassen, welches von einem Computer ausführbare
Befehle aufweist, um verschiedene Ausführungsformen ähnlich
den hierin beschriebenen Ausführungsformen auszuführen.
Das computerlesbare Medium ist nicht auf irgendeine Art des Mediums
beschränkt. Das verwendete computerlesbare Medium hängt
von der Anwendung ab, welche eine Ausführungsform verwendet.
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5 veranschaulicht
ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Systems 500,
welches eine Ausführungsform einer Einheit aufweist, die
zu einem Vorcodierer gehört. Die Einheit kann einen Filter
umfassen, so dass an einem Ausgang eines Vorwärtsfilters
an einem Empfangsende, eine Erhöhung der mittleren quadratischen
Abweichung für variierende Kanallängen über
einen Entfernungsbereich hinweg innerhalb eines ausgewählten
Wertes liegt. Die MSE-Erhöhung am Ausgang des Vorwärtsfilters
kann durch eine Verbindung mit einem Kanal begründet sein,
welcher eine Länge aufweist, die sich von einer Länge
unterscheidet, für welche der Vorcodierer konstruiert ist.
Der Vorwärtsfilter kann aus festen Vorwärtsfiltern
in einer Tabelle ausgewählt werden, in welcher jeder der
festen Vorwärtsfilter mit einem speziellen Entfernungsintervall
innerhalb eines Entfernungsbereichs korreliert ist. Es kann sein,
dass sich die speziellen Entfernungsintervalle nicht überlappen.
Die Einheit kann sich am Empfangsende eines Kommunikationskanals
befinden und den Vorwärtsfilter umfassen. Die Einheit kann
sich am Sendeende eines Kommunuikationskanals befinden und einen Rückwärtsfilter
umfassen, welcher zu dem Vorwärtsfilter gehört.
Bei dem Vorcodierer kann es sich um einen Tomlinson-Harashima-Vorcodierer
handeln.
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Das
System 500 kann eine Steuerung 510, einen Speicher 520 und
einen Bus 530 umfassen, wobei der Bus 530 die
elektrische Verbindung zwischen der Steuerung 510 und dem
Speicher 520 und zwischen der Steuerung 510 und
einer Kommunikationseinheit 540 bereitstellt. Bei dem Bus 530 kann
es sich um einen parallelen Bus handeln. Bei dem Bus 530 kann
es sich um einen seriellen Bus handeln. Die Kommunikationseinheit 540 kann
eine Ausführungsform eines Vorcodierers für einen
breiten Entfernungsbereich von Kanallängen ähnlich
den in Bezug auf 2 bis 4 beschriebenen
Schemen oder Kombinationen dieser Ausführungsformen umfassen.
Die Kommunikationseinheit 540 kann mit einem drahtgebundenen
Netzwerk oder einem drahtlosen Netzwerk verbunden sein. Alternativ
kann die Kommunikationseinheit 540 eine Netzwerk-Schnittstelle
umfassen, um mit einem drahtgebundenen Netzwerk oder einem drahtlosen
Netzwerk verbunden zu werden. Ein drahtgebundenes Netzwerk kann
ein Netzwerk umfassen, welches Drahtkanäle, Lichtwellenleiter-Kanäle
und/oder Koaxialkanäle aufweist.
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Eine
Ausführungsform kann eine zusätzliche Peripherievorrichtung
oder -vorrichtungen 560 umfassen, welche mit dem Bus 530 verbunden
sind. Der Bus 530 kann mit PCI oder PCI-Express kompatibel
sein. In einer Ausführungsform kann die Kommunikationseinheit 540 eine
Netzwerkschnittstellenkarte umfassen. In einer Ausführungsform
kann die Kommunikationseinheit 540 eine Kommunikationsvorrichtung
umfassen, welche für die Verwendung mit einer 10GBase-T-Vorrichtung
geeignet ist. Die Kommunikationseinheit 540 kann eine Verbindung 545 zu
einem drahtgebundenen Netzwerk umfassen. Die Verbindung 545 kann
dafür konfiguriert sein, mit einem Kabel 547 zu
verbinden. Die Verbindung 545 kann dafür konfiguriert
sein, mit einem ungeschirmten verdrillten Aderpaar-Kabel zu verbinden.
Die Verbindung 545 kann dafür konfiguriert sein,
mit einem geschirmten verdrillten Aderpaar-Kabel zu verbinden. In
einer drahtlosen Ausführungsform kann die Kommunikationseinheit 540 mit
einer Antenne 550 verbunden sein. In einer Ausführungsform
kann es sich bei der Antenne 550 um eine im Wesentlichen
allseitige Antenne handeln. Das System 500 kann, ohne darauf
beschränkt zu sein, informationsverarbeitende Vorrichtungen,
drahtlose Systeme, Telekommunikationssysteme, Lichtwellenleitersysteme,
elektrooptische Systeme und Computer umfassen.
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In
einer Ausführungsform handelt es sich bei der Steuerung 510 um
einen Prozessor. Der Speicher 520 kann irgendeine Form
eines computerlesbaren Mediums umfassen, welches von einem Computer
ausführbare Befehle aufweist, um eine feste Gruppe von
Vorwärtsfiltern bereitzustellen und/oder den geeigneten Filter
aus einer Tabelle fester Filter in Abhängigkeit von der
Kanallänge auszuwählen, welche mit der Kommunikationseinheit 540 verbunden
ist. Die Peripherievorrichtungen 560 können auch
Anzeigeeinheiten, zusätzlichen Speicher oder andere Steuervorrichtungen
umfassen, welche in Verbindung mit der Steuerung 510 arbeiten
können. Alternativ können die Peripherievorrichtungen 560 Anzeigeeinheiten,
zusätzlichen Speicher oder andere Steuervorrichtungen umfassen,
welche in Verbindung mit der Steuerung 510, der Kommunikationseinheit 540 und/oder
dem Speicher 520 arbeiten können.
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In
einer drahtlosen Anordnung, in welcher das Übertragungsmedium
zwischen dem Sender und dem Empfänger relativ stabil ist
oder nur langsam variiert, können die Kanaleigenschaften
modelliert oder bestimmt werden. Wenn ein drahtloses Kanalmodell
vorgegeben ist, können Rückwärtsfilter
für spezielle Entfernungsintervalle innerhalb eines Entfernungsbereichs
auf eine Weise bestimmt werden, welche der des Beispiels in Verbindung
mit einem Kabel ähnelt, welches in Bezug auf die 3, 4 beschrieben
wurde. Für eine drahtlose Anwendung, welche ein relativ
stabiles oder nur langsam variierendes Übertragungsmedium
aufweist, können verschiedene Ausführungsformen
zur Konstruktion von Vorwärtsfiltern und deren zugehörigen
Rückwärtsfiltern realisiert werden.
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Obwohl
hierin spezielle Ausführungsformen veranschaulicht und
beschrieben wurden, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass
die dargestellten speziellen Ausführungsformen durch jede
Anordnung ersetzt werden können, für welche errechnet
wurde, dass sie dieselbe Wirkung erzielt. Die vorliegende Patentanmeldung
soll alle Anpassungen oder Variationen der Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung abdecken. Es versteht sich, dass die
obige Beschrei bung veranschaulichend und nicht beschränkend
sein soll, und dass die hierin verwendete Sprache oder Terminologie
dem Zweck der Beschreibung und nicht der Beschränkung dient.
Für den Fachmann werden nach dem Studieren der obigen Beschreibung
Kombinationen aus den obigen Ausführungsformen und anderen
Ausführungsformen ersichtlich.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In
Vorrichtungen und Verfahren werden Parameter für eine Einheit
erzeugt, die zu einem Vorcodierer für einen Kanal gehört.
Ausführungsformen umfassen das Bilden mehrerer Werte für
Vorcodiererkonstruktionen, wobei die Werte durch die Anwendung eines Übertragungsqualitätskriteriums
auf jede Vorcodiererkonstruktion für variierende Kanallängen
erhalten werden können. Jede Vorcodiererkonstruktion kann
für eine vorgegebene Kanallänge gebildet sein,
jede Vorcodiererkonstruktion für eine andere Kanallänge.
Eine Untergruppe der Vorcodiererkonstruktionen arbeitet im Wesentlichen über
den gesamten Entfernungsbereich, welcher durch die variierenden
Kanallängen abgedeckt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - RU 2004/000538 [0001]
- - RU 2005/000359 [0001]
