JP4901940B2 - ポータブル環境下の決定フィードバックイコライザ - Google Patents

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Description

決定フィードバックイコライザが公知であり利用されている。通常のイコライザは、長期で静的な、あるいは、準静的なマルチパスの遅延が顕著な陸環境用に設計されている。この種類のイコライザは、ノートブックおよびネットブック等のポータブルおよびモバイル用途には不適である。主に静的なマルチパスを経るルーフトップアンテナと比較すると、ポータブル環境は静的なマルチパスに加えてしばしば時変のマルチパスを経る。現在の復調器は、比較的多数のタップを有するイコライザを利用して、遅延が大きいプリカーソルエコーおよびポストカーソルエコーを等化する。しかし、この種類のイコライザは長期で静的な、および、短期で動的なエコーを等化する用途には不適である。
請求されている主題の実施形態の特徴は、以下の詳細な記載を、図面を参照して読むことで明らかになる。同様の部分には同様の参照番号を付記している。
本技術の実施形態によるポータブル環境下の時変チャネルに応じた等化の方法例を示す。
本技術の実施形態による例示的な通信システムを示す。
本技術の実施形態による図2の通信システムのチャネルエスティメータが特定する動的なマルチパス遅延プロフィル例を示す。
本技術の実施形態による最小二乗平均アルゴリズムの適応定数(adaptation constant)に関するイコライザ誤差分散のプロフィル例を示す。
本技術の実施形態による図2のイコライザのタップの例示的な位置を示す。
コンピュータシステムの実施形態を示す。
以下の詳細な記載は、請求されている主題の例示的な実施形態について言及しているが、その多くの代替例、変形例、および変更例が当業者には明らかである。故に、請求されている主題は広義に解釈されるべきであり、添付請求項によってのみの定義を意図する。
以下に詳述するように、本発明の実施形態は、ポータブル環境下の時変チャネル用の決定フィードバック等化技術を提供する役割を果たす。特に、レシーバが受信する信号を分析して、静的および動的なマルチパス遅延を特定する。さらに、イコライザは、特定された静的および/または動的なマルチパス遅延に基づいて構成される。
本明細書における「一実施形態」、「1つの実施形態」、「例示的な実施形態」といった記載は、記載されている実施形態が特定の特徴、構造、または性質を含みうるが、全ての実施形態がそれらの特定の特徴、構造、または性質を含まねばならないということではない。さらに、このような言い回しは必ずしも同じ実施形態のことを意味しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、または性質を1つの実施形態との関連で記載している場合、特に明記していなくても、当業者であればこのような特定の特徴、構造、または性質を、他の実施形態との関連で変更することができることを理解されたい。
図1は、ポータブル環境下で時変チャネルに応じて等化を行う例示的な方法10を示す。ブロック12で、キャリア信号が受信される。本実施形態では、キャリア信号は、通信モジュールのレシーバのアンテナを介して受信される。例示的な実施形態では、キャリア信号は、ATSC(advanced television systems committee)信号を含む。別の例示的な実施形態では、キャリア信号はDMB−T/H(digital multimedia broadcast-terrestrial/handheld)信号を含む。
ブロック14で、受信されたキャリア信号を分析して、信号の静的なマルチパス遅延および動的なマルチパス遅延のうち少なくとも1つを特定する。ある例示的な実施形態では、受信された疑似ランダムノイズ(PM)シーケンスを参照シーケンスと比較して、静的および動的なマルチパス遅延のうち少なくとも1つを特定する。しかし、静的および動的なマルチパス遅延を特定する他の技術も含まれうる。
この例示的な実施形態では、静的なマルチパス遅延は、複数の静的オブジェクトからの反射が引き起こす遅延に対応する。さらに、動的なマルチパス遅延は、アンテナの付近に配置された複数の移動オブジェクトからの反射が引き起こす遅延に対応する。ある例示的な実施形態では、動的なマルチパス遅延は、ポータブルデジタルテレビ(DTV)レシーバプラットフォームに近い移動車両が引き起こす反射により起こる遅延に対応している。ある例示的な実施形態では、静的なマルチパス遅延は、建物および/または山等の遠隔の静的オブジェクトにより引き起こされる反射に対応する。
ブロック16では、通信モジュールのイコライザは、静的および動的なマルチパス遅延のうち少なくとも1つに基づいて構成される。この例示的な実施形態では、イコライザは、スパース決定フィードバックイコライザを含む。例示的な実施形態では、静的および動的なマルチパスのうち少なくとも1つを等化するべくイコライザが必要とする数のタップを推定する。さらに、必要な数のタップを、第1のタップセットおよび第2のタップセットに分割する。第1のタップセットは、静的なマルチパス遅延を等化するよう提供され、第2のタップセットは、動的なマルチパス遅延を等化するよう提供される。ある例示的な実施形態では、第1のタップセットおよび第2のタップセットの各々の位置が決定される。
図2は、例示的な通信システム20を示す。例示的な実施形態では、通信システム20は、参照番号24が示すような複数のキャリア信号を送信するトランスミッタ22を含む。このような信号24は、送信チャネル26から通信モジュール28へ送信される。この例示的な実施形態では、通信モジュール28は、複数の信号24を受信するレシーバ30を含む。通信モジュールはさらにイコライザ32を含む。イコライザ32は、送信チャネル26およびフロントエンドエレクトロニクスにより引き起こされる歪を実質的になくす。
この例示的な実施形態では、レシーバ30によりインスタントkでサンプルされた受信信号34の出力が以下の式で表される。
Figure 0004901940
x(t)は送信信号24であり、h(t)は送信チャネル26のチャネルインパルス応答であり、y(t)は受信信号34であり、y(t)は以下の式で表される。
Figure 0004901940
ここで、*は重畳演算であり、n(t)はノイズまたは干渉である。
この例示的な実施形態では、イコライザ32はチャネルの効果を等化して、送信信号x(t)24を回復する。通信モジュール28は、複数の受信信号34の各々を分析して、信号の静的なマルチパス遅延および動的なマルチパス遅延のうち少なくとも1つを特定するチャネルエスティメータ36を含む。イコライザ32は、静的および動的なマルチパス遅延のうち少なくとも1つに基づいて構成される。この例示的な実施形態では、イコライザ32はスパース決定フィードバックイコライザを含む。他の適切なイコライザを利用することもできる。
チャネルエスティメータ36は、複数の受信信号の各々を分析して、主要経路(最大電力を有する経路)とマルチパス遅延とを特定する。実施形態によっては、フィールドsync内の受信した疑似ランダムノイズ(PN)シーケンスは、参照疑似ランダムノイズシーケンスと相関関係にある。相関関係は向上され、規格化されてよく、閾値が決定されてよい。閾値を超える全てのピークが、プリンシパルを表す最大値を有する経路(つまり主要経路)を表してよく、プリンシパルの左側のものがプリカーソルとして特定され、プリンシパルの右側のものがポストカーソルとして特定される。
ひとたび主要経路と、静的および動的なマルチパス遅延等のマルチパス遅延とが特定されると、イコライザ32はこのようなマルチパス遅延を等化するよう構成されうる。特に、静的および動的なマルチパスを等化するべくイコライザが必要とする数のタップを決定する。さらに、必要な数のタップを、第1のタップセットおよび第2のタップセットに分割する(不図示)。第1のタップセットは、静的なマルチパス遅延を等化するよう提供され、第2のタップセットは、動的なマルチパス遅延を等化するよう提供される。このような等化技術により、イコライザのシリコン領域の低減および電力消費の低減が促進される。
図3は、図2の通信システム20のチャネルエスティメータ36が特定する動的なマルチパス遅延プロフィル50の例を示す。このイベント例においては、ラップトップのようなポータブルデジタルテレビ(DTV)レシーバプラットフォームに近い車両のような移動オブジェクト(不図示)の効果を、出生死滅イベントを用いてモデリングする。この実施形態では、横軸52が時間を表し、縦軸54がマルチパスコンポーネントの例示的な振幅を表す。
この実施形態では、主要経路は参照番号56で表され、出生死滅マルチパスイベントはプロフィル58で表されている。出生死滅イベント58は、主要経路56と比してτ秒の遅延で生じていることが分かるであろう。このイベント例においては、出生の振幅は、参照番号60で示すように、約0.1秒間に約−20dBから約3dBへと上昇する。この実施形態では、出生死滅プロフィル58は、約6フィートの高さのコーヒーショップの窓の前を40マイル/時の車両速度で通る大きな移動車両反射体(例えばトラック、バス等)のレーダ断面分析を利用して決定される。出生死滅発生率は、3車線において車線毎に一時間毎に約2000車両と仮定される。
参照番号62が示すように、振幅は、約0.2秒間3dBを安定して維持する。さらに、死滅の振幅は、0.3秒に約3dBから約−20dBまで下降する。実施形態によっては、出生死滅発生はポアソン分布の形をとる。この例示的な実施形態では、約200nsecの出生死滅遅延を室内環境では仮定しており、これは、通信システム20(図2参照)のレシーバ30(図2参照)から約60メートルの距離にある反射オブジェクトに対応する。約10.76MspsのATSC信号レートでの約92.9秒のシンボル期間については、イコライザ32(図2参照)に必要とされるタップ数は比較的少ない。
実施形態によっては、複数のタップ(不図示)をイコライザ32に提供して、上述の動的なマルチパス遅延を等化する。ある例示的な実施形態では、これら複数のタップは、イコライザ32のフィードフォワード部およびフィードバック部に提供されて、動的なマルチパス遅延を等化する。ある例示的な実施形態では、タップ数は約32より少ない。別の例示的な実施形態では、タップ数は約10である。故に、所期数のタップをイコライザ32のプリンパルタップ(不図示)の周りに提供して、車、トラック、または人々等の近くの移動オブジェクトからの時変的な短いマルチパス遅延を補償する。動作においては、出生死滅イベントが起こると、出生死滅遅延に対応するタップがゼロから、出生死滅イベントマルチパスに依存してプリンシパルよりも高い値へ増加して、その後、出生死滅が降下すると極僅かになる。
ある例示的な実施形態では、イコライザ32が利用する最小二乗平均(LMS)アルゴリズムの適応定数を推定する。最小二乗平均アルゴリズムの適応定数は、イコライザ32のタップ数と受信信号電力とに基づいて選択されることに留意されたい。動的なマルチパス遅延イベントについては、タップ数は増やされ、適応定数範囲は比較的狭い。この結果、ある値を超えると、時変的な出生死滅イベントについてイコライザは収束しない(つまり、イコライザは小さい誤差で追従する)。故に、動的なマルチパス遅延に対応するタップの総数は比較的小さい。この例示的な実施形態では、プリンシパルタップの周りに数個のタップを提供して、動的なマルチパス遅延を等化している。
この例示的な実施形態では、イコライザ32は、静的なマルチパス遅延に基づいて構成される。特に、第1のタップセットが静的なマルチパス遅延を等化するよう提供され、第1のタップセットの数は、少なくとも等化が必要な数の遅延の数程度である。さらに、最小二乗平均アルゴリズムの適応定数は、静的遅延の「長さ」ではなくて、主要な静的なマルチパス遅延の数に基づいて決定される。一実施形態では、動的なマルチパス遅延の適応定数は、静的なマルチパス遅延の適応定数より比較的大きい。
図4は、最小二乗平均アルゴリズムの適応定数に関するイコライザ誤差分散の例示的プロフィル80を示す。示されている実施形態では、横軸82が適応定数を表し、縦軸84がイコライザ誤差分散(dB)を表す。多数のタップを有する従来のイコライザのプロフィルを参照番号86で示し、比較的少ない数のタップを有するポータブルモバイルチャネル用に設計されたイコライザのプロフィルを参照番号88で示す。ポータブルモバイルチャネル用のイコライザのプロフィルが、従来のイコライザと比して比較的高い値の適応定数をを必要とすることが分かるであろう。さらに、従来のイコライザは、必要とされている高いポータブル適応定数では、誤差分散が許容できないほど増えてしまう可能性がある。
本例示的な実施形態では、スパース決定フィードバックイコライザを利用して、より少ない非ゼロタップにより、より大きな値の適応定数を許容する。これにより、イコライザの収束が向上して計算が低減されるので有利である。この例示的な実施形態では、プリカーソル、ポストカーソル、およびそれらの交差項位置(crossterm location)のタップのみを非ゼロに設定する。さらに、プリンシパルタップの周りの幾らかの非ゼロのタップを、動的なマルチパス遅延を補償するべく提供する。出生死滅イベントがない場合、プリンシパルタップの周りの非ゼロタップは、イコライザの性能全体に影響しない。
一例示的な実施形態では、イコライザ応答は以下の式により表される。
Figure 0004901940
ここでH(z)はチャネル伝達関数である。さらに、イコライザ応答は、1つのプリカーソル経路、1つの主要経路、および1つのポストカーソル経路の例において以下の式で表される。
Figure 0004901940
ここで、(β、τβ)はプリカーソルであり、(α、τα)はポストカーソルである。
故に、イコライザにはプリンシパルタップ、プリカーソルタップ、ポストカーソルタップ、および、交差項タップ(式(4)の4番目の項)がある。実施形態によっては、2番目(式(4)の5番目および6番目の項)以上のオーダのタップは、振幅αおよびβの大きさに応じて無視してよい。例示的な実施形態では、約−25μsecsにおけるプリカーソルおよび約47μsecsのポストカーソルの交差項が以下のように推定される。
Figure 0004901940
ここで、Tは64−スタッガード直交振幅変調(QAM)間隔であり、
T/2は約92.9nsecsである。
実施形態によっては、プリカーソル、ポストカーソル、および交差項位置が非ゼロの位置に配置されて、静的なマルチパス遅延の出生死滅イベントの効果を補償する。非ゼロタップの数を出生死滅遅延に基づいて推定する。実施形態によっては、非ゼロタップの数は約5である。
図5は、図2のイコライザ32のタップの例示的な位置100を示す。この例示的な実施形態では、プリカーソルおよびポストカーソルのタップ102および104が、それぞれ−25μsecsおよび47μsecsである。フィードフォワード部106は約T/2間隔であり、フィードバック部108は約T間隔である。さらに、上述のように、交差項110は約118.5T間隔である。
上述の通信システム20は、コンピュータシステム、無線コミュニケータ、およびハンドヘルドデバイスに配設されてよい。図6は、コンピュータシステム120の実施形態を示す。コンピュータシステム120は、様々なコンポーネントが連結されたバス122を含む。実施形態によっては、バス122は、システムバス、PCIe(Peripheral Component Interface Express)バス等の複数のバスの集合体を含む。例示を簡潔にする目的からこれらバスを単一のバス122として表すが、システム120はこれに限られない。当業者であればコンピュータシステム120が任意の適切なバスアーキテクチャを含みえて、任意の数のバスの組み合わせを含みうることを理解しよう。
プロセッサ124はバス122に連結される。プロセッサ124は、マイクロプロセッサ(例えばシングルコアまたはマルチコアプロセッサ)、ネットワークプロセッサ、特定用途向けIC(ASIC)、グラフィックスプロセッサ(GPU)、またはFPGA(field programmable gate array)、その他の任意の類似デバイスを含む、任意の適切な処理デバイスまたはシステムを含みうる。図6は単一のプロセッサ124を示しているが、コンピュータシステム120は2以上のプロセッサを含みうることに留意されたい。
コンピュータシステム120は、バス122に連結されるシステムメモリ126をさらに含む。システムメモリ126は、スタティックRAM(SRAM)、ダイナミックRAM(DRAM)、同期型DRAM(SDRAM)、ダブルデータレートDRAM(DDRDRAM)等の任意の適切な種類および数のメモリを含みうる。コンピュータシステム120の動作中に、オペレーティングシステムおよびその他のアプリケーションがシステムメモリ126にあってよい。
コンピュータシステム120はさらに、バス122に連結された読み出し専用メモリ(ROM)128を含みうる。ROM128は、プロセッサ124用の命令を記憶しうる。コンピュータシステム120はさらに、バス122に連結された記憶デバイス(1または複数)130を含みうる。記憶デバイス130は、例えばハードディスクドライブ等の適切な不揮発性メモリを含む。オペレーティングシステムおよびその他のプログラムを記憶デバイス130に格納してよい。さらに、取り外し可能な記憶媒体にアクセスするデバイス132(例えばフロッピー(登録商標)ディスクドライブまたはCD ROMドライブ)をバス122に連結してよい。
コンピュータシステム120は、さらに、バス122に連結された1以上の入出力(I/O)デバイス134を含みうる。共通の入力デバイスは、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、および他のデータ入力デバイスを含む。さらに、共通の出力デバイスは、ビデオディスプレイ、印刷デバイス、および音声出力デバイスを含む。これらが、コンピュータシステム120に連結可能な種類のI/Oデバイスの幾らかの例示に過ぎないことを理解されたい。
コンピュータシステム120はさらに、バス122に連結されたネットワークインタフェース136を含みうる。ネットワークインタフェース136は、システム120をネットワーク(例えばネットワークインタフェースカード)へと連結可能な任意のハードウェア、ソフトウェア、または、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせを含みうる。ネットワークインタフェース136は、TCP/IP(Transmission Control protocol/Internet Protocol)、HTTP(Hyper-Text Transmission Protocol)等の任意の適切なプロトコルおよびその他を介した情報交換をサポートする任意の適切な媒体(無線、銅線、光ファイバ、またはそれらの組み合わせ)を介してネットワークとのリンクを構築しうる。
図6に示すコンピュータシステム120は、このようなシステムの実施形態を表す意図があり、さらにこのシステムが、理解を助ける目的から省いた任意のさらなるコンポーネントを含みうることを示す。例示として、システム120は、DMA(direct memory access)コントローラ、プロセッサ124に関連付けられたチップセット、さらなるメモリ(例えばキャッシュメモリ)、およびさらなる信号線およびバスを含みうる。加えて、コンピュータシステム120は、図6に示すコンポーネント全てを含まなくてもよい。コンピュータシステム120は、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、サーバ、ハンドヘルドコンピューティングデバイス、無線通信デバイス、娯楽システム等の任意の種類のコンピューティングデバイスを含みうる。
本実施形態では、コンピュータシステム120は上述の実施形態で記載したような通信システムを含みうる。例示として、コンピュータシステム120は、複数のキャリア信号を受信するレシーバおよび複数の信号の各々を分析して、信号の静的なマルチパス遅延および動的なマルチパス遅延のうち少なくとも1つを特定するチャネルエスティメータを含みうる。コンピュータシステム120はさらに、複数のタップを有するイコライザを含みえて、イコライザは、静的および動的なマルチパス遅延のうち少なくとも1つに基づいて構成される。
上述の詳細な記載および添付図面は例示のみを目的としており、限定は目的としていない。これらは、主に開示される実施形態の明確および包括的な理解を促す目的から提供されており、不要な限定を導き出されるために提供されているわけではない。当業者であれば、開示されている実施形態の精神および添付請求項の範囲を逸脱しない範囲で、ここに記載されている実施形態に対する多くの追加、削除、および変形、および、代替的構成について想到しよう。

Claims (14)

  1. キャリア信号を受信する段階と、
    前記受信したキャリア信号を分析して、前記信号における静的なマルチパス遅延および動的なマルチパス遅延のうち少なくとも1つを特定する段階と、
    前記静的なマルチパス遅延および前記動的なマルチパス遅延のうち前記少なくとも1つに基づいてイコライザを構成する段階と
    を備え
    前記静的なマルチパス遅延は、複数の静的オブジェクトからの反射が引き起こす遅延に対応し、
    前記動的なマルチパス遅延は、前記イコライザのアンテナの近くに配設された複数の移動オブジェクトからの反射が引き起こす遅延に対応し、
    前記イコライザを構成する段階は、
    前記イコライザが前記静的なマルチパス遅延および前記動的なマルチパスのうち前記少なくとも1つを等化するべく必要なタップ数を推定する段階と、
    前記必要なタップ数を第1のタップセットおよび第2のタップセットに分割する段階とを有し、
    前記第1のタップセットは前記静的なマルチパス遅延を等化し、前記第2のタップセットは前記動的なマルチパス遅延を等化する
    方法。
  2. 前記イコライザはスパース決定フィードバックイコライザを含む
    請求項1に記載の方法。
  3. 前記イコライザを構成する段階は、
    前記イコライザが利用する最小二乗平均(LMS)アルゴリズムの適応定数を推定する段階を有する
    請求項2に記載の方法。
  4. 前記イコライザを構成する段階は、
    前記イコライザの前記第1のタップセットおよび前記第2のタップセットの各々の位置を決定する段階を有する
    請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の方法。
  5. 前記第2のタップセットを前記イコライザのフィードフォワード部およびフィードバック部へ提供して、前記動的なマルチパス遅延を等化する段階を備える
    請求項1から請求項4のいずれか1つに記載の方法。
  6. 前記第2のタップセットのタップ数は32未満である
    請求項に記載の方法。
  7. 前記第1のタップセットの各々の位置は、前記静的なマルチパス遅延の遅延長に基づく
    請求項1から請求項6のいずれか1つに記載の方法。
  8. 前記受信したキャリア信号を分析する段階は、
    受信した疑似ランダムノイズ(PN)シーケンスを参照シーケンスと比較して、前記静的なマルチパス遅延および前記動的なマルチパス遅延のうち前記少なくとも1つを特定する段階を有する
    請求項1から請求項7のいずれか1つに記載の方法。
  9. 複数のキャリア信号を受信するレシーバと、
    前記複数のキャリア信号の各々を分析して、前記複数のキャリア信号における静的なマルチパス遅延および動的なマルチパス遅延のうち少なくとも1つを特定するチャネルエスティメータと、
    複数のタップを有し、前記静的なマルチパス遅延および前記動的なマルチパス遅延のうち前記少なくとも1つに基づいて構成されるイコライザと
    を備え
    前記静的なマルチパス遅延は、複数の静的オブジェクトからの反射が引き起こす遅延に対応し、
    前記動的なマルチパス遅延は、前記イコライザのアンテナの近くに配設された複数の移動オブジェクトからの反射が引き起こす遅延に対応し、
    前記イコライザは、前記静的なマルチパス遅延を等化する第1のタップセットと、前記動的なマルチパス遅延を等化する第2のタップセットとを有し、
    前記チャネルエスティメータは、
    前記イコライザが前記静的なマルチパス遅延および前記動的なマルチパスのうち前記少なくとも1つを等化するべく必要なタップ数を推定し、
    前記必要なタップ数を前記第1のタップセットおよび前記第2のタップセットに分割する
    通信モジュール。
  10. 前記チャネルエスティメータは、前記レシーバから受信したPNシーケンスを参照シーケンスと比較して、前記静的なマルチパス遅延および前記動的なマルチパス遅延のうち前記少なくとも1つを特定する
    請求項に記載の通信モジュール。
  11. 前記イコライザはスパース決定フィードバックイコライザ(DFE)を有する
    請求項9または請求項10に記載の通信モジュール。
  12. 前記第2のタップセットは、予め定められた数のタップを前記イコライザのフィードフォワード部とフィードバック部とに含み、前記動的なマルチパス遅延を等化する
    請求項9から請求項11のいずれか1つに記載の通信モジュール。
  13. 前記第1のタップセットの各々の位置は、前記静的なマルチパス遅延遅延長に基づく
    請求項9から請求項12のいずれか1つに記載の通信モジュール。
  14. 中央処理ユニットと、
    通信モジュールと
    ポータブルコンピュータ、無線コミュニケータ、およびハンドヘルドデバイスのうち1つと
    を備え、
    前記通信モジュールは、
    複数のキャリア信号を受信するレシーバと、
    前記複数のキャリア信号の各々を分析して、前記複数のキャリア信号における静的なマルチパス遅延および動的なマルチパス遅延のうち少なくとも1つを特定するチャネルエスティメータと、
    複数のタップを含み、前記静的なマルチパス遅延および前記動的なマルチパス遅延のうち前記少なくとも1つに基づいて構成されるイコライザとを有し、
    前記静的なマルチパス遅延は、複数の静的オブジェクトからの反射が引き起こす遅延に対応し、
    前記動的なマルチパス遅延は、前記イコライザのアンテナの近くに配設された複数の移動オブジェクトからの反射が引き起こす遅延に対応し、
    前記イコライザは、前記静的なマルチパス遅延を等化する第1のタップセットと、前記動的なマルチパス遅延を等化する第2のタップセットとを含み、
    前記通信モジュールは、前記中央処理ユニット上のソフトウェアに実装され、
    前記チャネルエスティメータは、
    前記イコライザが前記静的なマルチパス遅延および前記動的なマルチパスのうち前記少なくとも1つを等化するべく必要なタップ数を推定し、
    前記必要なタップ数を前記第1のタップセットおよび前記第2のタップセットに分割する
    デバイス。
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