JP4402119B2 - Ｍｉｍｏ通信システムにおけるクロストークを低減する方法および装置 - Google Patents

Description

多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムは、複数の通信媒体を１つの通信チャネルとして扱うことを伴う。例えば、ＭＩＭＯシステムは、複数の入力および複数の出力を有する１つの通信チャネルとして１つのケーブルに束ねられた複数の個々のツイストペア銅ワイヤを扱う。与えられる銅ワイヤ上で送信される情報は、しかしながら、隣接する銅ワイヤ上で送られる情報からの干渉に影響を受けやすい。この条件は、一般的に"クロストーク"と称される。ＭＩＭＯシステムの性能は、ＭＩＭＯチャネルにおけるクロストークを低減することにより、著しく向上される。したがって、デバイスまたはネットワークにおけるそのような複数の技術での複数の改善のための必要性がある。
米国特許出願公開第２００３／０１８５３１０号明細書 米国特許第６９７８０１５号明細書 米国特許出願公開第２００３／００３８８００

複数の実施形態と見なされる主題は、本明細書の結びの部分において、特に指摘され、および区別して請求される。複数の実施形態は、しかしながら、その複数の目的、複数の特徴、および複数の利点と共に機構および動作の方法の両方に関しては、添付の複数の図面を読む場合の下記の詳細な説明への参照により最も理解される。
１つの実施形態を実施することに適したＭＩＭＯシステムを説明する。 １つの実施形態に係るＣＦＭ（ＣＦＭ）のブロック図を説明する。 １つの実施形態に係るＣＦＭにより実行されるプログラミングロジックのブロックフロー図である。 １つの実施形態に係るＣＦＭの性能を説明するグラフである。

発明の詳細な説明

複数の実施形態は、複数の銅ワイヤツイストペア、複数の無線周波数（ＲＦ）、および他の複数の媒体などの全二重通信を使用する通信システムにおいてクロストークを抑える方法および装置を備える。クロストークの複数の例は、遠端クロストーク（ＦＥＸＴ）または近端クロストーク（ＮＥＸＴ）（集合的に、ここでは"クロストーク"と称される）である。実施形態は、複数のシンボル間干渉（ＩＳＩ）または非ＩＳＩチャネルを用いる多入力多出力（ＭＩＭＯ）全二重有線または無線通信システムのためにクロストークを低減またはキャンセルするクロストーク抑制スキームに向けられる。この実施形態は、複数の帯域制限チャネルにおいてクロストークを抑制し、同様に、イコライゼーションからクロストーク抑制問題を分離させ、究極のクロストーク抑制レベルを提供する。結果として、実施形態は、クロストーク抑制スキームの全ての出力のために同じイコライザを使用する。

多数の特定の詳細は、本発明の複数の実施形態の徹底した理解を提供するために、ここで説明される。しかしながら、これら複数の詳細なくして本発明の複数の実施形態が実施され得ることが、当業者により理解されるだろう。他の複数の例において、良く知られた複数の方法、複数のプロシージャ、複数のコンポーネントおよび複数の回路は、本発明の複数の実施形態を曖昧にしないために詳細に説明されていない。ここで開示される特定の構造的および機能的な複数の詳細は、代表的であり、本発明の範囲を必ずしも制限しない。

本発明内の"１つの実施形態"または一実施形態への任意の参照は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味することを留意することは、価値がある。本明細書のさまざまな場所における語句"１つの実施形態において"の複数の出現は、必ずしも同じ実施形態を参照していない。

これから、同様の複数の部分が同様の複数の参照番号により一貫して指定される複数の図面を詳細に参照して、図１では、１つの実施形態を実施することに適したシステムが説明される。図１は、システム１００のブロック図である。システム１００は、複数のネットワークノードを備える。ここで用いられるように、用語"ネットワークノード"は、１つ以上のプロトコルに従って情報を通信できる任意のノードを示す。複数のネットワークノードの複数の例は、コンピュータ、サーバ、スイッチ、ルータ、ブリッジ、ゲートウェイ、パーソナルディジタルアシスト、モバイルデバイス、コールターミナルなどが含まれる。ここで用いられるように、用語"プロトコル"は、通信媒体を経由して情報がどのように通信されるかを制御するための複数の命令の一式を示す。

１つの実施形態において、システム１００は、さまざまなネットワークノード間で、情報のさまざまなタイプを通信する。例えば、情報の１つのタイプは、"媒体情報"を含む。媒体情報は、ユーザのために意味された内容を表す任意のデータを示す。内容の複数の例は、例えば、音声会話、ビデオ会議、ビデオストリーミング、電子メール（"ｅｍａｉｌ"）メッセージ、音声メールメッセージ、複数の英数字シンボル、グラフィクス、画像、ビデオ、テキストなどを含む。音声会話からのデータは、例えば、スピーチ情報、複数の沈黙時間、暗雑音、コンフォート雑音、複数のトーンなどである。情報の他のタイプは、"制御情報"を含む。制御情報は、自動化システムのために意味された複数のコマンド、複数の命令または複数の制御ワードを表す任意のデータを示す。例えば、制御情報は、媒体情報を、ネットワークを経由してルーティングするために、または媒体情報を所定の方法で処理するためにネットワークノードに指示するために使用される。媒体および制御情報の両方は、２つ以上の端点の間のデータストリームにおいて使用される。ここで用いられるように、用語"データストリーム"は、データ通信セッションの間に連続で送られる複数のビット、複数のバイトまたは複数のシンボルの一群を示す。

１つの実施形態において、１つ以上の通信媒体は、複数のノードを接続する。ここで用いられるように、用語"通信媒体"は、複数の情報信号を搬送できる任意の媒体を示す。複数の通信媒体の複数の例は、複数の金属リード、半導体物質、ツイストペアワイヤ、同軸ケーブル、光ファイバ、ＲＦスペクトラムなどを含む。複数の用語"接続"または"相互接続"、およびそのバリエーションは、本文脈において、物理的な複数の接続および／または論理的な複数の接続を示す。

１つの実施形態において、例えば、複数のネットワークノードは、携帯または移動システムなどの無線ネットワークのためのＲＦスペクトラムを有する複数の通信媒体により接続される。この場合、システム１００における複数のネットワークノードおよび／または複数のネットワークは、有線の通信媒体から運ばれる複数の信号を複数のＲＦ信号に変換するための複数のデバイスおよび複数のインターフェースをさらに備える。そのような複数のデバイスおよび複数のインターフェースの複数の例は、複数の全方向アンテナおよび複数の無線ＲＦトランシーバを含む。複数の実施形態は、本文脈において制限されない。

１つの実施形態において、複数のネットワークノードは、複数のパケットの形式で互いに情報を通信する。本文脈におけるパケットは、制限された長さで、通常は複数のビットまたは複数のバイトにより表される長さの情報の一式を示す。パケット長の例は、１０００バイトである。複数のパケットは、１つ以上のパケットプロトコルに従って通信される。例えば、１つの実施形態において、複数のパケットプロトコルは、トランスミッションコントロールプロトコル（ＴＣＰ）およびインターネットプロトコル（ＩＰ）などの１つ以上のインターネットプロトコルを含む。複数の実施形態は、本文脈において制限されない。

再び図１を参照して、システム１００は、ＭＩＭＯ通信チャネルを用いる有線または無線通信システムを備える。１つの実施形態において、例えば、システム１００は、ギガビットイーサネット１０００Ｂａｓｅ−Ｔ通信システム（"ギガビットイーサネット"）、進化した１０ＧＢａｓｅ−Ｔ通信システムなどの複数の標準規格の電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）８０２．３シリーズにより定義される複数の通信プロトコルに基づく１つ以上のイーサネットに従って動作するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を備える。１つの実施形態は、ギガビットイーサネットシステムとの関連で、一例として説明されるが、ＭＩＭＯチャネルを用いる通信システムの任意のタイプが使用され、かつ、複数の実施形態の意図される範囲になおも含まれることは、理解されることができる。

図１は、ギガビットイーサネットシステム１００の構造を説明する。図１に示されるように、システム１００は、複数のネットワークノード１２０および１２２を備える。複数のネットワークノード１２０および１２２は、それぞれ、（複数の）ギガビットイーサネットデバイスを有する複数のプロセッシングシステムを表す。複数のギガビットイーサネットデバイスは、例えば、ネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）の部分として実装される。より具体的には、ネットワークノード１２０は、複数のイコライザ（１−Ｎ）の一式１０２、ＣＦＭ（ＣＦＭ）１０４、複数のトランスミッタ／レシーバ（"トランシーバ"）（１−Ｎ）の一式１０６、およびチャネル評価部１１６を有する。ネットワークノード１２２は、ネットワーク１２０と同様の構造を有し、複数のイコライザ（１−Ｍ）の一式１１４、ＣＦＭ１１２、複数のトランシーバ（１−Ｍ）の一式１１０、およびチャネル評価部１１８を有する。複数の実施形態は、本文脈に必ずしも制限されないが、一般的な実装において、ＭおよびＮは、通常等しい。複数のネットワークノード１２０および１２２は、それぞれの間で、ＭＩＭＯチャネル１０８を用いて情報を通信する。明瞭さのために、図１には２つのネットワークノードおよび１つのＭＩＭＯチャネルのみが示されるが、複数のネットワークノードおよび複数のＭＩＭＯチャネルの任意の数が使用され、かつ、複数の実施形態の範囲内になおも含まれることは、理解されることができる。

システム１００は、およそ１０００メガビット／秒（Ｍｂｐｓ）の通信速度で、複数のネットワークノード間で、情報を通信するために動作する。１０００Ｍｂｐｓ全二重データスループットは、ＭＩＭＯチャネル１０８を用いて達成される。ＭＩＭＯチャネル１０８は、例えば、カテゴリ５（ＣＡＴ−５）ケーブルに束ねられた複数のツイストペア銅ワイヤの４つの対を含む。それぞれの対は、４次元５レベルパルス振幅変調（４−Ｄ ＰＡＭ−５）信号群に符号化された２５０Ｍｂｐｓデータストリームを送信する。本質的には、ＣＡＴ−５非シールドツイストペア（ＵＴＰ）配線の４つの対は、４つの入力および４つの出力を伴う１つのチャネルとして扱われる。したがって、それぞれのネットワークノードは、物理的なワイヤのそれぞれの対のための４つの同様のトランシーバを有する。例えば、複数のトランシーバ１−Ｎの複数のトランスミッタのそれぞれは、複数のトランシーバ１−Ｍの対応するレシーバと対を成す。複合型の複数の回路（示されていない）は、同じワイヤ上の双方向のデータ送信を容易にする。

システム１００の初期化の間、対を成す複数のトランシーバは、ＭＩＭＯチャネル１０８を特徴づける試みにおけるトレーニング段階を通過する。複数のチャネル評価部１１６および１１８は、トレーニング段階において、制御またはアシストする。複数の信号は、それぞれの複数のトランスミッタと複数のレシーバとの間で通信され、複数のチャネルインパルス応答、複数の振幅レベル、複数の信号の複数の波形、信号歪み、複数のクロストークインパルス応答、複数のテンポラルシフトおよび複数の遅延などのＭＩＭＯチャネル１０８の少なくとも１つの特性が、測定される。受信デバイスにより受信される通信される複数の信号は、所定の複数の信号であり、予想される複数の値からの複数の逸脱は、受信デバイスにより、記録される。

複数の逸脱をもたらし得る１つの要因は、クロストークノイズである。ＦＥＸＴノイズなどのクロストークノイズは、１つの通信パスの信号またはデータストリームからのエネルギーが１つ以上の他の通信パスの信号またはデータストリームに干渉する場合に生じる。つまり、クロストークノイズは、信号が対の送信端から受信端に伝播する時の２つ以上の送信対の間の望まない結合を表す。クロストークノイズは、特定のデータストリームをデコードするレシーバの能力に影響を与え、同様に、ＭＩＭＯチャネル１０８のスピードまたはバンド幅に影響を与える。

１つの実施形態において、チャネル評価部１１６および１１８は、起こり得るクロストークノイズを評価するために、ＭＩＭＯチャネル１０８のためのチャネル特徴付けを実行するために使用される。チャネル評価部１１６および１１８は、ＭＩＭＯチャネル１０８のために複数のチャネルインパルス応答値を評価する。チャネル評価部１１６および１１８は、それぞれのトランスミッタとそれぞれのレシーバとの間のチャネルインパルス応答を評価する。したがって、Ｎ個のトランスミッタおよびＭ個のレシーバを伴うＭＩＭＯシステムのために、Ｎ×Ｍインパルス応答が、トレーニング段階の後に得られるべきである。これら複数のチャネルインパルス応答は、その後、ＭＩＭＯチャネルインパルス応答マトリクスを構築するために使用される。それに応じて、チャネル評価部１１６および１１８は、複数のチャネルインパルス応答値をＣＦＭ１０４およびＣＦＭ１１２にそれぞれ渡す。ＣＦＭ１０４およびＣＦＭ１１２は、複数のチャネルインパルス応答値を、クロストークノイズを抑制することに適したフィルタを作成することを支援するために使用する。

１つの実施形態において、例えば、ＣＦＭ１０４およびＣＦＭ１１２は、それぞれ、チャネル評価部１１６および１１８から、複数の値を受信する。それぞれのＣＦＭは、ＭＩＭＯチャネル１０８に結合されたレシーバでのクロストークノイズを低減またはキャンセルすることを支援するためにフィルタを合成または作成するために、複数のチャネル評価部により提供される複数の評価されたＭＩＭＯチャネルインパルス応答を使用する。したがって、１つの実施形態において、フィルタは、トレーニング段階の後に合成される。ＣＦＭ１０４およびＣＦＭ１１２は、図２を参照して、より詳細に説明される。

図２は、１つの実施形態に従ってＣＦＭを説明する。図２は、ＣＦＭ２００を説明する。ＣＦＭは、例えば、ＣＦＭ１０４およびＣＦＭ１１２を代表する。１つの実施形態において、ＣＦＭ２００は、１つ以上のモジュールを備える。例えば、１つの実施形態において、２００は、チャネルインパルス応答（ＣＩＲ）マトリクス生成部２０２、クロストーク抑制フィルタ（ＣＳＦ）マトリクス生成部２０４、およびフィルタ２０６を備える。これら複数のモジュールは、例を目的として説明されるが、より多くのまたはより少ない複数のモジュールが使用され、また、複数の実施形態の範囲になおも含まれることが、理解されることができる。さらに、実施形態は、説明を容易にするために"複数のモジュール"に関して説明されたが、１つ以上の回路、コンポーネント、レジスタ、プロセッサ、ソフトウェアサブルーチン、またはその任意の組み合わせが、複数のモジュールの１つ、いくつかの、または全てのために代用されることができる。

複数の実施形態は、所望の計算速度、複数の電力レベル、複数の熱許容誤差、処理サイクル予算、複数の入力データ速度、複数の出力データ速度、複数のメモリリソース、複数のデータバス速度、および他の複数の性能制約などの複数の要因の任意の数に従って変わるアーキテクチャを用いて実装される。例えば、１つの実施形態は、プロセッサにより実行されるソフトウェアを用いて実装される。例えば、プロセッサは、Ｉｎｔｅｌ（登録商標）株式会社などにより製造される汎用または専用プロセッサでよい。ソフトウェアは、複数のコンピュータプログラムコードセグメント、プログラミングロジック、複数の命令またはデータでよい。ソフトウェアは、マシン、コンピュータまたは他のプロセッシングシステムによりアクセス可能な媒体上に記憶される。複数のアクセス可能媒体の複数の例は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、プログラム可能ＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、消去可能ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、磁気ディスク、光学ディスクなどの複数のコンピュータ可読媒体を含む。１つの実施形態において、媒体は、プロセッサにより実行される前にコンパイルされ、またはインストーラによりインストールされなければならない複数の命令のみならず、複数のプログラミング命令を圧縮されたおよび／または暗号化されたフォーマットで記憶する。他の例では、１つの実施形態は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）またはディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）および付随の複数のハードウェア構造などの専用ハードウェアとして実装される。さらに他の例として、１つの実施形態は、複数のプログラムされた汎用コンピュータコンポーネントおよび複数のカスタムハードウェアコンポーネントの任意の組み合わせにより実装される。複数の実施形態は、この文脈に制限されない。

図２に示されるように、ＣＩＲマトリクス生成部２０２は、１つ以上の測定値（例えば、測定された複数のチャネルインパルス応答）をチャネル評価部１１６および１１８などのチャネル評価部から受信する。ＣＩＲマトリクス生成部２０２は、（複数の）測定値を、ＣＩＲマトリクスを構築するために使用する。

１つの実施形態において、ＣＩＲマトリクスは、ＭＩＭＯチャネル１０８などの通信媒体が、ネットワークノード１２０および１２２などの２つの端点の間で送信される信号をどのように変えるかの記述を表現する。任意の実用的なチャネルと共に、必然的なフィルタリング効果は、通信チャネルを経由して渡る個々の複数のデータシンボルの広がりを生じる。ＣＩＲマトリクスは、送信された信号の伝播がレシーバで信号をどのように誘導するかを特徴づけるまたは説明することを試みる。チャネルをインパルス応答に関して表すことができる。つまり、受信される信号は、送信されるインパルスである。１つの実施形態において、例えば、ＣＩＲマトリクスは、ＭＩＭＯチャネル１０８を、マトリクス形式で表される複数のＰタップ有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタで成る汎用Ｎ入力Ｍ出力ＭＩＭＯシステムとして特徴づける。一旦ＣＩＲマトリクスが生成されると、ＣＩＲマトリクス生成部２０２は、生成されたＣＩＲマトリクスをＣＳＦマトリクス生成部２０４に送信する。

１つの実施形態において、ＣＳＦマトリクス生成部２０４は、ＣＩＲマトリクスを受信する。ＣＳＦマトリクス生成部２０４は、受信されたＣＩＲマトリクスを用いてＣＳＦマトリクスを生成する。ＣＳＦマトリクスは、複数のＦＩＲフィルタにより近似された複数のＣＩＲ値を用いて構築されるマトリクスフィルタを表す。ＣＳＦマトリクスは、ＭＩＭＯチャネル１０８のためにクロストークを低減または除去しようとして、ＣＩＲマトリクスを用いて合成される。一旦ＣＳＦマトリクスが生成されると、ＣＳＦマトリクス生成部２０４は、生成されたＣＳＦマトリクスをフィルタ２０６に送信する。

１つの実施形態において、フィルタ２０６は、ＣＳＦマトリクスを受信する。フィルタ２０６は、ＭＩＭＯチャネル１０８を用いて通信される１つ以上のデータストリームからのクロストークノイズにフィルタをかけるためにＣＳＦマトリクスを使用する。ＣＩＲマトリクス、ＣＳＦマトリクスおよびフィルタ２０６は、図３および図４を参照してより詳細に説明される。

システム１００およびシステム２００の複数の動作は、図３および図４ならびに付随の複数の例を参照してさらに説明される。ここで提供される図３および／または図４は、特定のプログラミングロジックを備えるが、プログラミングロジックは、ここで説明される汎用の機能が実装されることができる方法の一例を単に提供していることが理解されることができる。さらに、既知のプログラミングロジックは、別段の指示がなければ、必ずしも提示される順序で実行されなくてもよい。加えて、既知のプログラミングロジックは、上記で参照された複数のモジュールに実装されているとしてここで説明されるが、プログラミングロジックは、システム内のどこにでも実装され、なおも複数の実施形態の範囲内に含まれることが、理解されることができる。

図３は、１つの実施形態に係るＣＦＭのためのプログラミングロジック３００を説明する。プログラミングロジック３００に示されるように、ＣＩＲマトリクスは、ブロック３０２で評価される。ＣＳＦマトリクスは、ＣＩＲマトリクスに基づいて、ブロック３０４で作成される。ＣＩＲマトリクスおよびＣＳＦマトリクスは、同様の構造およびマトリクスディメンションを有する。ＭＩＭＯシステムのためにチャネル上で受信される複数のデータストリームは、ブロック３０６でクロストークを低減するために、ＣＳＦマトリクスを用いてフィルタをかけられる。複数のデータストリームは、それぞれ、例えば、ＩＳＩまたは非ＩＳＩ信号を有する。フィルタがかけられた複数のデータストリームは、１つ以上のイコライザにより、同じまたは同様の複数の等化パラメータを用いて、等化される。

１つの実施形態において、ＣＩＲマトリクスは、ＭＩＭＯチャネルのために少なくとも１つのチャネル特性を評価することにより評価される。複数のチャネルインパルス応答要素は、チャネル特性に基づいて評価される。ＣＩＲマトリクスは、複数のチャネルインパルス応答要素を用いて作成される。

複数のシステム１００および２００の動作、ならびに複数の図３および４に示されるプログラミングロジックは、一例として、より良く理解される。前述されたように、ＣＦＭ２００は、ＣＩＲマトリクスを評価し、ＭＩＭＯチャネル１０８などのＭＩＭＯチャネルからのクロストークノイズにフィルタをかけることに用いるＣＳＦマトリクスを合成する。この例の複数の目的のために、システム１００に示されるように、４入力および４出力を伴うＭＩＭＯチャネルを有する双方向ギガビットイーサネットシステムを仮定する。ｍ_０入力およびｍ_０出力を伴う、線形の、分散的な、および雑音のあるディジタル通信ＭＩＭＯシステムの一般的な場合を考慮する。ｊ番目のチャネル出力（１≦ｊ≦ｍ_０）の複数の信号は、標準形式を有する。

ここで、ｙ_ｉ（ｔ）は、ｉ番目の出力、ｈ_ｉｊ（ｔ）は、ｊ番目の入力とｉ番目の出力との間のチャネルインパルス応答、ｓ_ｊ（ｔ）は、ｊ番目のチャネル入力信号、ｎ_ｉ（ｔ）は、ｉ番目の出力でのノイズである。

離散形式で、方程式（１）は、以下のように書き換えられる。

ここで、ｈ_ｉｊ（ｍ）は、ｊ番目の入力とｉ番目の出力との間の等価離散時間チャネルの有限インパルス応答の複数のタップゲイン係数であり、そのメモリは、Ｌ_ｉｊで示される。ｓ_ｊ（ｍ）、ｎ_ｉ（ｍ）、ｙ_ｉ（ｍ）は、それぞれ、ｓ_ｊ（ｔ）、ｎ_ｉ（ｔ）、ｙ_ｉ（ｔ）のサンプリングされた複数のバージョンである。

全てのｍ_０チャネル出力から受信された複数の信号を列ベクトルｙ（ｔ）にグループ化することにより、方程式（１）は、行列形式で表される。

ここで、ｙ（ｔ）は、受信された複数の信号のｍ_０×１ベクトルであり、Ｈ（ｔ）は、ｍ_０×ｍ_０ＭＩＭＯチャネルインパルス応答マトリクスであり、ｓ（ｔ）は、送信された複数の信号のｍ_０×１ベクトルであり、ｎ（ｔ）は、ノイズベクトルである。

離散形式で、不等式（３）は、以下のように書き換えられる。

ここで、ｖは、ｍ_０×ｍ_０チャネルインパルス応答の全ての最大長、つまりｖ＝ｍａｘ_ｉ，ｊＬ_ｉｊである。これら複数の表記において、ＣＩＲマトリクスＨ（ｔ）の複数の非対角要素は、望ましくない複数のクロストークインパルス応答を表し、望まれない干渉を、隣接する複数の対（または無線通信システムのための平行な空間的な複数のチャネル）からの有益な信号に導入し、これら複数の干渉は、ＣＦＭ２００により取り除かれることを留意すべきである。

この例において、システム１００は、下記の複数の動作を実行することにより、クロストークノイズを低減することを仮定する。最初の事象として、システム１００の全体の複数のチャネル特性が定義されるべきである。任意の既知のチャネル評価技術が、複数のチャネル特性を定義するために使用される。既知の実装のために使用される特定のチャネル評価技術は、所望のクロストーク抑制のレベルにより定義され、次には、評価の複数の精度特性に依存する。

一旦チャネル評価動作が実行されると、完全なＣＩＲマトリクス

は、受信機の末端で構築される。このマトリクスは、複数のＦＩＲフィルタにより近似される複数のＣＩＲマトリクス値の一式を有し、以下のように表される。

それぞれのチャネル出力においてクロストークを抑制するために、クロストーク抑制フィルタＱ（ｔ）が、受信された複数の信号を処理するために適用される。このフィルタは、ＣＩＲマトリクス

を用いて合成される。

クロストーク抑制フィルタＱ（ｔ）計算のアルゴリズムは、幾つかのステージを有する。下記の複数の動作は、クロストーク抑制フィルタの複数の要素ｑ_ｉｊ（ｔ）ｉ，ｊ＝１,_…,ｍ_０を計算する。
１．ＣＩＲマトリクス

が転置される。ＣＩＲマトリクスの転置は、複数の行および複数の列を交換することにより計算される。
２．得られたマトリクスのそれぞれの要素は、その小行列式で置換される。小行列式計算の間、乗算演算の代わりに、畳み込み演算が適用される。
３．複数の小行列式値のための符号が決定される。複数の小行列式値のための符号は、複数の添え字の奇数の合計を伴う複数の小行列式のために＋（正）から−（負）に変化する。
上記の複数の動作の結果として、（複数の）ｍ_０×ｍ_０クロストークフィルタが構築される。

このようにして得られたマトリクスＱ（ｔ）は、クロストーク抑制フィルタを有する。上記で示されたように、クロストーク抑制フィルタの実行は、測定された複数のチャネル特性に依存する。完璧なチャネル認識を仮定すると、ＣＦＭ２００は、ＭＩＭＯチャネル１０８からクロストークノイズを完全に除外する。ノイズフリーチャネルにおいて、クロストーク抑制フィルタの出力は、

と記載されることができ、ここで、ｍ_０×ｍ_０マトリクスフィルタＧ（ｔ）は、主対角線上の同じ複数の要素ｇ（ｔ）を伴う対角形を有する。したがって、マトリクスクロストーク抑制フィルタの複数の出力は、複数のクロストークフリー信号

である。

システム１００の動作をさらに説明するために、ノイズのない、２入力および２出力を有するＭＩＭＯシステムのより複雑でない場合を考慮する。この場合、方程式（１）は、複数の入力信号と複数の出力信号との間の関係を、この形式で与える。

ＣＩＲマトリクスは、

として表される。完璧なチャネル評価を仮定すると、クロストーク抑制フィルタは、

として表される。このフィルタの複数の出力信号は、下記の方程式により記述される。

方程式（９）から見られるように、複数の出力信号は、複数のクロストークフリー信号である。両方の出力の完全な複数のインパルス応答がおおよそ等しいことは、留意すべきである。これは、クロストーク抑制フィルタの出力で、同じ複数のイコライザが適用されることを意味する。

図４は、１つの実施形態に係るＣＦＭの性能を説明するグラフである。図４は、非シールドツイストペア銅媒体ＣＡＴ−５ケーブルを有するＭＩＭＯチャネルを用いるＣＦＭの性能を説明する。図４は、ツイストペアケーブルの４対を有するイーサネットＬＡＮシステムに対してプロットされた。このようなシステムにおいて、自由な複数のトランスミッタは、レシーバ端で、同時にクロストークを誘導してよい。カーブ４０２は、ＣＦＭを用いる前の、クロストークの合計対有益な信号比を説明する。カーブ４０４は、ＣＦＭを用いた後の、クロストークの合計対有益な信号比を説明する。図４により説明されるように、ＣＦＭの使用は、残りのクロストークノイズがチャネルノイズフロアよりも少なくなるようなクロストーク抑制を提供する。

ここで記載されたように、本発明の複数の実施形態の特定の複数の特徴が説明されたが、多くの修正、代用、変更および均等が、今や当業者には生じるであろう。したがって、添付の複数の請求項は、本発明の複数の実施形態の真の精神の範囲として、全てのそのような複数の修正および複数の変更を包含することが意図されていることは、理解されるべきである。

Claims (17)

1. チャネルインパルス応答マトリクスを評価する段階と、
   前記チャネルインパルス応答マトリクスに基づいてクロストーク抑制フィルタマトリクスを生成する段階と、
   多入力多出力システムのチャネルで受信された複数のデータストリームの間のクロストークを低減するために、前記クロストーク抑制フィルタマトリクスを用いて前記複数のデータストリームをフィルタすることにより、前記複数のデータストリームの間で略等しいインパルス応答を有する複数のデータストリームを生成する段階と、
   前記略等しいインパルス応答をキャンセルすべく、前記フィルタされた複数のデータストリームを１セットの等化パラメータで等化する１以上のイコライザを用いて等化する段階と
   を備える方法。
2. 前記チャネルインパルス応答マトリクスおよび前記クロストーク抑制フィルタマトリクスは、実質的に同様なマトリクス構造およびマトリクスディメンションを有する
   請求項１に記載の方法。
3. 前記評価する段階は、
   前記チャネルの少なくとも１つのチャネル特性を評価する段階と、
   前記チャネル特性に基づいて複数のチャネルインパルス応答値を算出する段階と、
   前記複数のチャネルインパルス応答値を用いて前記チャネルインパルス応答マトリクスを生成する段階と
   を有する請求項１または２に記載の方法。
4. 前記クロストーク抑制フィルタマトリクスを生成する段階は、
   前記チャネルインパルス応答マトリクスを転置する段階と、
   前記転置されたチャネルインパルス応答マトリクスのそれぞれの要素を当該要素の小行列式で置き換える段階と、
   前記置き換えられた要素のそれぞれの符号を決定する段階と、
   前記チャネルインパルス応答マトリクスの複数の非対角要素によって表されるクロストークを低減する前記クロストーク抑制フィルタマトリクスを生成する段階と
   を有する請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. それぞれのデータストリームは、シンボル間干渉信号を有する
   請求項１から４のいずれかに記載の方法。
6. 通信媒体と、
   前記通信媒体に接続する複数のトランスミッタであって、それぞれ通信チャネルを用いて前記通信媒体の上にデータストリームを送信する複数のトランスミッタと、
   前記通信媒体に接続する複数のレシーバであって、前記通信チャネルからの複数のデータストリームを受信する複数のレシーバと、
   前記複数のレシーバに接続するクロストークフィルタリングモジュールであって、前記送信の間に前記複数のデータストリームが受けるクロストークノイズを低減するために前記複数のデータストリームにフィルタすることにより、前記複数のデータストリームの間で略等しいインパルス応答を有する複数のデータストリームを生成するクロストークフィルタリングモジュールと、
   前記クロストークフィルタリングモジュールに接続され、前記略等しいインパルス応答をキャンセルすべく、前記フィルタされた複数のデータストリームを１セットの等化パラメータで等化する１以上のイコライザと
   を備える多入力多出力システム。
7. 前記複数のレシーバに接続するチャネル評価部をさらに備え、
   前記チャネル評価部は、前記通信チャネルの少なくとも１つのチャネル特性を評価する
   請求項６に記載の多入力多出力システム。
8. 前記クロストークフィルタリングモジュールは、
   チャネルインパルス応答マトリクスを生成するチャネルインパルス応答マトリクス生成部と、
   前記チャネルインパルス応答マトリクスを用いてクロストーク抑制フィルタマトリクスを生成するクロストーク抑制フィルタマトリクス生成部と、
   前記クロストーク抑制フィルタマトリクスを用いて前記複数のデータストリームをフィルタするフィルタと
   を有する請求項６または７に記載の多入力多出力システム。
9. 前記複数のトランスミッタおよび前記複数のレシーバは、前記通信チャネルのインパルス応答を測定するための予め定められた信号を通信する
   請求項８に記載の多入力多出力システム。
10. 通信チャネル上を伝送された複数のデータストリームを受信する複数のレシーバと、
    前記複数のレシーバに接続され、前記伝送の間に前記複数のデータストリームが受けるクロストークノイズを低減するために、前記複数のデータストリームをフィルタすることにより、前記複数のデータストリームの間で略等しいインパルス応答を有する複数のデータストリームを生成するクロストークフィルタリングモジュールと、
    前記クロストークフィルタリングモジュールに接続され、前記略等しいインパルス応答をキャンセルすべく、前記フィルタされた複数のデータストリームを１セットの等化パラメータで等化する１以上のイコライザと
    を備える装置。
11. 前記クロストークフィルタリングモジュールは、
    チャネルインパルス応答マトリクスを生成するチャネルインパルス応答マトリクス生成部と、
    前記チャネルインパルス応答マトリクスを用いてクロストーク抑制フィルタマトリクスを生成するクロストーク抑制フィルタマトリクス生成部と、
    前記クロストーク抑制フィルタマトリクスを用いて前記複数のデータストリームにフィルタをかけるためのフィルタと
    を有する請求項１０に記載の装置。
12. 前記複数のレシーバに接続されたチャネル評価部をさらに備え、
    前記チャネル評価部は、前記通信チャネルの少なくとも１つのチャネル特性を評価する
    請求項１１に記載の装置。
13. 前記チャネルインパルス応答マトリクス生成部は、前記チャネル評価部に接続され、前記通信チャネルの前記少なくとも１つのチャネル特性を使用して、前記チャネルインパルス応答マトリクスを生成する
    請求項１２に記載の装置。
14. 前記複数のレシーバは、前記通信チャネルのインパルス応答を測定するための予め定められた信号を、前記複数のデータストリームを送信する複数のトランスミッタと通信する
    請求項１２または１３に記載の装置。
15. コンピュータを、
    チャネルインパルス応答マトリクスを評価するチャネルインパルス応答マトリクス評価部、
    前記チャネルインパルス応答マトリクスに基づいてクロストーク抑制フィルタマトリクスを生成するクロストーク抑制フィルタマトリクス生成部、
    多入力多出力システムのチャネル上で受信された複数のデータストリームの間のクロストークを低減するために前記クロストーク抑制フィルタマトリクスを用いて前記複数のデータストリームをフィルタすることにより、前記複数のデータストリームの間で略等しいインパルス応答を有する複数のデータストリームを生成するデータストリーム生成部、
    前記略等しいインパルス応答をキャンセルすべく、１セットの等化パラメータで等化する１以上のイコライザを用いて前記フィルタされた複数のデータストリームを等化する等化部
    として機能させるプログラム。
16. 前記チャネルインパルス応答マトリクス評価部は、
    前記チャネルの少なくとも１つのチャネル特性を評価するチャネル特性評価部と、
    前記チャネル特性に基づいて複数のチャネルインパルス応答値を算出するチャネルインパルス応答値算出部、
    前記複数のチャネルインパルス応答値を用いて前記チャネルインパルス応答マトリクスを生成するチャネルインパルス応答マトリクス生成部
    を有する請求項１５に記載のプログラム。
17. 前記クロストーク抑制フィルタマトリクス生成部は、
    前記チャネルインパルス応答マトリクスを転置する転置処理部と、
    前記転置されたチャネルインパルス応答マトリクスのそれぞれの要素を当該要素の小行列式で置き換える置き換え処理部と、
    前記置き換えられた要素のそれぞれの符号を決定する符号決定部と、
    前記チャネルインパルス応答マトリクスの複数の非対角要素によって表されるクロストークを低減する前記クロストーク抑制フィルタマトリクスを生成するマトリクス生成部と
    を有する請求項１５または１６に記載のプログラム。

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