JP6803828B2 - 無線ｏｔｆｓ通信システムを操作および実装するための方法 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、２０１４年７月２１日に出願され、“ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＡＮＤ ＩＭＰＬＥＭＥＮＴＩＮＧ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＯＴＦＳ ＣＯＭＭＵＮＣＩＡＴＩＯＮＳ ＳＹＳＴＥＭＳ”と題された、米国仮出願第６２／０２７，２１３号の優先権の利益を主張するものであり、該出願はまた、２０１４年１２月２９日に出願され、“ＯＴＦＳ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＤＡＴＡ ＣＨＡＮＮＥＬ ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＺＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＵＳＥＳ ＴＨＥＲＥＯＦ”と題された、米国特許出願第１５／８５３，９１１号の一部継続出願でもあり、これらの出願の全ての全体の内容は、参照により本明細書中に援用される。

本発明は、電気通信、具体的には、新規の変調技法を利用する無線電気通信の分野内にある。

光ファイバ通信、電子ワイヤまたはケーブルベースの通信、および無線通信等の現代の電子機器通信は全て、信号を変調し、それらのそれぞれの光ファイバ、ワイヤ／ケーブル、または無線媒体もしくは通信チャネルを経由して、これらの信号を送信することによって動作する。光ファイバおよびワイヤ／ケーブルの場合において、多くの場合、これらのデータ通信チャネルは、１つ（または１つ〜２つ）の空間の次元および１つの時間の次元から成る。無線通信の場合において、多くの場合、これらの通信チャネルは、３つの空間の次元および１つの時間の次元から成るであろう。しかしながら、地上無線用途に関して、多くの場合、高さまたは高度の第３の空間次元は、他の２つの空間次元ほど重要ではない。

通信チャネルを通って進行するにつれて、概して、光の速度またはその付近で進行する種々の信号は、概して、種々のタイプの劣化もしくはチャネル障害を受ける。例えば、信号が光ファイバまたはワイヤ／ケーブル内で接合点に遭遇するときは常に、エコー信号が、光ファイバまたはワイヤ／ケーブル媒体によって潜在的に生成され得る。エコー信号はまた、無線信号が建造物の側面および他の構造等の無線反射表面から跳ね返るときに、潜在的に生成され得る。同様に、光ファイバまたはワイヤ／ケーブルが、若干異なる信号伝搬性質または異なる周囲温度を伴ってファイバもしくはケーブルの異なる領域を通過するときに、周波数偏移が起こり得る。無線信号に関して、移動反射器へ、またはそこから、もしくは移動車両へ、またはそこから伝送される信号は、同様に周波数偏移をもたらすドップラ偏移を受ける。加えて、基礎的機器（すなわち、伝送機および受信機）自体が、常に完璧に動作するわけではなく、周波数偏移も生じ得る。

これらのエコー効果および周波数偏移は不要であり、そのような偏移が大きすぎる場合、より遅い信号伝送速度、ならびにより高いエラー率をもたらし得る。したがって、そのようなエコー効果および周波数偏移を低減させる方法は、通信分野内で有用性が高い。

出願者の米国特許出願第Ｕ．Ｓ．６１／３４９，６１９号、第ＵＳ１３／１７７，１１９号、第ＵＳ１３／４３０，６９０号、ならびに米国特許第８，５４７，９８８号によって例示される、以前の研究では、出願者は、従来技術の方法によって以前に採用されたものより大きい（例えば、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）、グローバルシステムフォーモバイルコミュニケーションズ（ＧＳＭ（登録商標））、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）、または他の方法等の方法より大きい）時間、周波数、およびスペクトル形状（波形）の範囲にわたって、データ記号を拡散することによって動作する、無線信号変調の新規の方法を教示した。

第ＵＳ１３／１１７，１１９号で「Ｏｒｔｈｏｎｏｒｍａｌ Ｔｉｍｅ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔｉｎｇ ａｎｄ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｓｈａｐｉｎｇ （ＯＴＦＳＳＳ）」と以前は称された（後に、第ＵＳ１３／４３０，６９０号等の以降の特許出願ではより単純な「ＯＴＦＳ」という略語によって称される）、出願者の方法は、以前の方法より大きい「塊」またはフレームの中でデータを送信することによって動作した。すなわち、従来技術のＣＤＭＡまたはＯＦＤＭ方法が、設定された時間間隔にわたって通信リンクを経由して「Ｎ」個の記号の単位もしくはフレームを符号化して送信し得る一方で、出願者のＯＴＦＳ方法は、典型的には、Ｎ^２個の記号の最小単位またはフレーム、もしくはＮ×Ｍ個の記号を伝送に基づき、多くの場合、これらのＮ^２個の記号またはＮ×Ｍ個の記号をより長い時間周期にわたって伝送するであろう。いくつかの実施形態では、これらのデータ記号は、複素数であってもよい。

本タイプの方式によると、Ｎ^２個の記号またはＮ×Ｍ個の記号からの各データ記号は、典型的には、複数の異なる時間および複数の異なる周波数にわたって複数の区別可能な（例えば、通常は相互直交）波形を横断して、無損失かつ可逆（例えば、可逆的）様式で分配されるであろう。これらの異なる時間および周波数は、概して、無線チャネルの時間遅延およびドップラ偏移チャネル応答パラメータに従って選択された。本無損失拡散、ならびに異なる時間および周波数の選択により、各データ記号からの情報は、フレーム内の全てのデータ記号が、チャネルの時間遅延およびドップラ周波数偏移特性によって等しく影響を受けるように、複数の異なる時間および異なる周波数の全体を通して拡散された。これらの方法は、結果として、通信チャネルをより「静止」（例えば、決定論的および非フェージング）状態にすることに役立った。すなわち、所与のフレーム内で、他のデータ記号に対して、より大きい歪みまたはフェージングを受けるデータ記号がなかった。

いくつかのＯＴＦＳ変調実施形態では、伝送される各データ記号または要素も、時間、周波数、およびスペクトル形状空間において従来技術の方法の場合よりもはるかに大きい程度に拡散された。結果として、受信機端において、多くの場合、Ｎ^２個の記号の完全フレームが受信されるにつれて、本記号が徐々に増大または蓄積される必要があったため、任意の所与のデータ記号の値を解き始めることに、より長い時間がかかった。

したがって、出願者の従来の研究のいくつかの実施形態は、Ｎ・Ｎ（Ｎ^２）（例えば、Ｎ×Ｎ、Ｎ掛けるＮ）個の記号の畳み込み単位行列（データフレーム）内でデータを伝送するために、時間、周波数、およびスペクトル成形の組み合わせを使用する、無線通信方法を教示した。いくつかの実施形態では、Ｎ^２個全てのデータ記号が、Ｎ個の拡散時間間隔（それぞれＮ個の時間スライスから成る）にわたって受信されるか、全く受信されないかのいずれか一方である。他の実施形態では、本要件が緩和された。

伝送プロセスの時間、波形、およびデータ記号分布を判定するために、Ｎ^２サイズのデータフレーム行列は、例えば、第１のＮ・Ｎ時間・周波数偏移行列によって乗算され、並べ換えられ、次いで、第２のＮ・Ｎスペクトル成形行列によって乗算され、それによって、結果として生じるＮ・Ｎ行列全体にわたって各データ記号を混合し得た。次いで、本結果として生じるデータ行列は、時間スライスにつき１つの要素の基準で、選択され、変調され、伝送された。受信機において、複製行列が再構築されて逆畳み込みされ、最初に伝送されたデータのコピーを公開した。

例えば、米国特許出願第１３／１１７，１１９号によって教示されるいくつかの実施形態では、ＯＴＦＳ波形は、通信リンク、典型的には、プロセッサおよびソフトウェア駆動型無線伝送機ならびに受信機を経由して、時間基準で１つのデータのフレーム（［Ｄ］）上で伝送および受信され得た。以下のステップの全ては、通常、少なくとも１つのプロセッサを使用して、自動的に行われた。

本第１のアプローチは、典型的には、Ｎが１より大きい、最大Ｎ^２個のデータ要素の行列を備えるであろう、データのフレームを使用した。本方法は、第１のＮ×Ｎ行列（［Ｕ_１］）および第２のＮ×Ｎ行列（［Ｕ_２］）を備える、正規直交行列セットを作成することに基づいた。通信リンクおよび正規直交行列セットは、典型的には、１つの時間拡散間隔（例えば、１つのバースト）にわたって、第１のＮ×Ｎ行列（［Ｕ_１］）の行列積、データのフレーム（［Ｄ］）、および第２のＮ×Ｎ行列（［Ｕ_２］）から少なくともＮ個の要素を伝送することが可能であるように選択された。ここで、各時間拡散間隔は、少なくともＮ個の時間スライスから成り得た。本方法は、典型的には、第１のＮ×Ｎ行列（［Ｕ_１］）の第１の行列積、およびデータのフレーム（［Ｄ］）を形成し、次いで、可逆置換動作Ｐによって第１の行列積を並べ換え、並べ換えられた第１の行列積Ｐ（［Ｕ_１］［Ｄ］）をもたらすことによって動作した。次いで、本方法は、畳み込みデータ行列を形成する、本並べ換えられた第１の行列積Ｐ（［Ｕ_１］［Ｄ］）および第２のＮ×Ｎ行列（［Ｕ_２］）の第２の行列積を形成し、本方法によると、本畳み込みデータ行列は、以下によって、無線通信リンクを経由して伝送および受信され得た。

伝送機側で、各単一時間拡散間隔（例えば、バースト時間）に関して、本方法は、畳み込みデータ行列のＮ個の異なる要素を選択し、本時間拡散間隔内の異なる該時間スライスにわたって、畳み込みデータ行列のＮ個の異なる要素から１つの要素を選択するためにプロセッサを使用し、本要素を変調し、各要素が独自の時間スライスを占有するように本要素を無線で伝送することによって、動作した。

受信機側で、受信機は、種々の時間拡散間隔（バースト時間）内の異なる時間スライスにわたって畳み込みデータ行列のこれらＮ個の異なる要素を受信し、本畳み込みデータ行列のＮ個の異なる要素を復調するであろう。これらのステップは、最大で合計Ｎ回繰り返され、それによって、受信機への畳み込みデータ行列の複製を再び組み立てるであろう。

次いで、受信機は、畳み込みデータ行列から元のデータのフレーム（［Ｄ］）を再構築するために、第１のＮ×Ｎ行列（［Ｕ_１］）および第２のＮ×Ｎ行列（［Ｕ_２］）を使用するであろう。本方法のいくつかの実施形態では、恣意的なデータのフレーム（［Ｄ］）の恣意的データ要素は、畳み込みデータ行列が完全に回復させられるまで、完全な精度で再構築されるように保証され得なかった。

米国特許出願第１３／１１７，１１９号およびその仮出願第６１／３５９，６１９号はまた、無線通信リンクを経由して少なくとも１つのデータのフレーム（［Ｄ］）を伝送および受信することの代替的アプローチを教示し、再度、本データのフレームは、概して、最大Ｎ^２個のデータ要素（Ｎは１より大きい）の行列から成った。本代替的方法は、各データ要素の値が、伝送されたときに、複数の無線波形にわたって拡散されるように、データのフレーム（［Ｄ］）のデータ要素を畳み込むことによって稼働し、本複数の無線波形の中の各個別波形は、特性周波数を有し、本複数の無線波形の中の各個別波形は、データフレームからの複数のこれらのデータ要素から畳み込み結果を搬送するであろう。本方法によると、伝送機は、各データ要素の値が、複数の時間間隔にわたって送信された複数の周波数偏移無線波形として伝送されるように、複数の時間間隔にわたって本複数の無線波形の周波数を偏移させることによって、畳み込み結果を自動的に伝送した。受信機側において、受信機は、受信し、複数の時間にわたって送信された本複数の周波数偏移無線波形を逆畳み込みするためにプロセッサを使用し、したがって、少なくとも１つの最初に伝送されたデータのフレーム（［Ｄ］）の複製を再構築するであろう。ここで再度、いくつかの実施形態では、畳み込みおよび逆畳み込み方式が、そのように選択され得たため、複数の周波数偏移無線波形の実質的に全てが伝送および受信されるまで、恣意的なデータのフレーム（［Ｄ］）の恣意的データ要素は、完全な精度で再構築されるように保証され得なかった。フレームの間で、時間偏移および周波数偏移の同一のパターンが反復し得るため、フレームの間で、これらの時間偏移および周波数偏移は、周期的時間偏移および周期的周波数偏移であると見なされることができる。

しかしながら、所与のフレーム内で、時間偏移および周波数偏移はまた、いくつかの実施形態では、周期的時間偏移および周期的周波数偏移であってもよいが、これは、必ずしも当てはまる必要はない。例えば、本システムが、Ｎ個の時間周期にわたって、Ｍ個の周波数を使用してデータのＭ×Ｎフレームを伝送している場合を考慮されたい。ここで、各時間周期にわたって、本システムは、Ｍ個の相互直交搬送周波数（例えば、トーン、副搬送波、狭帯域副搬送波、ＯＦＤＭ副搬送波、および同等物）を使用して、Ｍ個のＯＴＦＳ記号を同時に伝送してもよい。ＯＦＴＳ搬送周波数（トーン、副搬送波）は全て相互直交であり、Ｎ個の時間周期を考慮して、時間周期毎に再利用もされるが、周期的である必要はない。

他の実施形態では、米国特許出願第１３／９２７，０９１号、第１３／９２７／０８６号、第１３／９２７，０９５号、第１３／９２７，０８９号、第１３／９２７，０９２号、第１３／９２７，０８７号、第１３／９２７，０８８号、第１３／９２７，０９１号、および／または仮出願第６１／６６４，０２０号で以前に開示された方法は、本明細書に開示されるＯＴＦＳ変調方法のうちのいくつかに使用されてもよい。米国特許出願第１３／９２７，０９１号、第１３／９２７／０８６号、第１３／９２７，０９５号、第１３／９２７，０８９号、第１３／９２７，０９２号、第１３／９２７，０８７号、第１３／９２７，０８８号、第１３／９２７，０９１号、第１４／５８３，９１１号、第６２／０２７，２１３号、および第６１／６６４，０２０号の内容全体が、参照することによってそれらの全体として本明細書に組み込まれる。

米国特許第８，５４７，９８８号明細書

いくつかの実施形態では、本開示は、マルチユーザ、ポイント間、ポイント・マルチポイント間、メッシュ状、セルラー固定、および／または移動通信のために特に有用である、種々の通信技術製品、プロセス、ならびにシステムについて議論する。これを行うために、本発明は、多くの場合、複数の変調次元（例えば、時間偏移次元、周波数偏移次元、空間偏移次元、偏光回転次元、スケール次元、および同等物等の２つまたはそれを上回る変調次元）にわたって離散情報記号の同時変調を利用する。他の実施形態では、本発明は、時としてＭＩＭＯ（例えば、多重入力および多重出力アンテナ）または他の無線ビーム形成技術との種々の組み合わせによって支援される、表現理論から導出される新規の変調技法を利用してもよい。本明細書では、無線媒体が具体的実施例として最も頻繁に使用されるが、代替実施形態では、本明細書で議論される概念はまた、種々のタイプの非無線媒体を含む、他のタイプの媒体に適用されてもよい。

本発明は、部分的に、無線システム等の現代の通信システムが、過度に多くの場合、外見上予測不可能な（例えば、外見上非決定論的な）信号フェージングおよび干渉に悩まされるという観察および洞察に基づく。無線携帯電話通信を考慮されたい。これらは、３次元空間および時間から成る「通信チャネル」を通して無線信号（例えば、電波信号）を伝送することによって動作する（ここでは、現時点における、空気、雲、雨、および同等物の効果を無視するであろう。また、高さ次元が、多くの場合、他の次元に対して最小限であり、したがって、多くの場合、通信チャネルの２次元空間および時間モデルが適切であることにも留意されたい）。これが都市環境内で起こることを想定されたい。携帯電話が位置を変化させるにつれて、携帯電話および携帯電話基地局を往復する信号は、無線信号が種々のオブジェクト（例えば、建造物、橋、移動車両）および同等物から反射されると、外見上予測不可能な量の歪みおよび干渉を受け得る。我々は、これらの種々のオブジェクトの合計を、通信チャネルに「構造」を課すものと見なすことができる。

各反射は、種々の時間遅延「エコー」無線信号を生じる。携帯電話、基地局、および種々の中間反射器（例えば、移動車両）の相対移動に応じて、これらの種々のエコー反射はまた、周波数偏移（例えば、ドップラ偏移）させられることもできる。これら全ての種々の時間遅延および周波数偏移信号が特定の受信アンテナ（携帯電話アンテナであろうと基地局アンテナであろうと）に到達する時間までに、種々の信号が歪まされ、多くの場合、信号強度の外見上予測不可能な（例えば、外見上非決定論的な）変化を受け、フェージングおよび他の通信障害をもたらすであろう。

これらの効果は、多くの場合、通信チャネルの「チャネル応答」と呼ばれる。本分野内の従来技術は、これらのタイプの信号フェージングおよび他の歪みを、本質的に非決定論的であり、本質的に解くことが不可能であるものとして扱う傾向があった。その代わりに、従来技術は、そのようなフェージングおよび他の問題が発生する可能性を単に説明するために、統計的アプローチを教示する傾向があった。したがって、従来技術の方法は、これらの問題を克服しようとするために、統計的パラメータ（例えば、典型的フェージング持続時間、信号がコヒーレントのままであろう典型的時間の長さ、無線信号がコヒーレントのままであろう典型的周波数帯域幅、および同等物）を使用する傾向があった。

対照的に、本発明は、部分的に、現代の電子機器（例えば、処理能力および速度）が代替的アプローチを可能にしているという洞察に基づく。具体的には、本発明は、通信チャネルの基礎的構造（例えば、反射器の分布、伝送機、受信機、反射器の相対速度、および同等物）を暴露するとともに、無線信号が通信チャネルを通って伝搬するにつれて、（事実上）これらのオブジェクトの歪曲効果について解くことをより実行可能にすることを意図している新規の様式で変調されるデータを、多くの場合、短い持続時間のバーストの形態で伝送するという概念に基づく。本質的に、本「解くこと」は、本システムが反射および他の信号偏移の多くを選別すること、ならびにデータチャネル構造によって信号に課せられる種々の歪み（畳み込み）を知的に訂正する（例えば、逆畳み込みする）ことを可能にする。

本発明によると、無線信号は、多くの場合、信号反射器が通信チャネル内に配置され得る、相対距離を暴露することに役立つことを意図している、一連の短いバーストおよび種々の時間偏移に従って変調される。同時に、本発明はまた、多くの場合、通信チャネル内で動作する受信機、伝送機、および反射器の相対速度を暴露することに同様に役立つことを意図している、一連の周波数偏移に従って、無線信号を変調するであろう。空間（例えば、複数のアンテナの使用）または他の信号パラメータ（例えば、偏光）に従うもの等の他のタイプの同時信号変調もまた、同様に使用されてもよい。

本発明はまた、部分的に、通信チャネルの基礎的構造が良好に特徴付けられ得るほど、全体的性能が良好であるという洞察に基づく。したがって、複数のアンテナの使用は、（例えば、反射器をより良好に位置付けるために視差効果を使用して）通信チャネルの基礎的構造を特徴付けることに役立つとともに、より有利なパターンで無線エネルギー伝送機または受信機を指向するようにビーム形成に役立ち得る。全ての反射器が同様に電波を反射するわけではない（いくつかの反射器が偏光変化を付与する）ため、偏光無線信号の使用はまた、通信チャネルの基礎的構造をより良好に特徴付けることに役立つとともに、手近の通信チャネルの特定の構造を考慮して、より有用であり得る具体的無線信号偏光モードを選択することに役立ち得る。

他の方法もまた、システムの性能をなおもさらに向上させるために使用されてもよい。これら他の方法のうちのいくつかは、データ記号を行列様データフレームにパッケージ化することによっても、データを送信および受信する方法を含むことができる。これらの行列様データフレームは、多くの場合、システムがデータチャネルの構造をより良好に特徴付けることに役立つように、パイロット信号を伴って構成されるとともに、多くの場合、システムが問題を検出し、是正措置を講じることに役立ち得る、種々のエラーコードを伴って構成されることができる。標準エラー訂正目的に加えて、そのようなエラーコードはまた、データチャネルの構造のその基礎的理解が準最適であり得るとき、およびさらなる最適化（例えば、より多くのパイロット記号を送信する、種々の時間周波数偏光を構成する、複数のアンテナ構成、および同等物）が有用であろうときに、システムに知らせる際に役立ち得る。待ち時間（例えば、データの所与のセットを伝送するために必要とされる時間遅延）等の他のシステム特性を最適化するように、データフレームをインターリーブし、バーストタイプを調節する種々の方法も、議論されるであろう。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
少なくとも１つの無線伝送機および少なくとも１つの無線受信機を接続する多次元データチャネルを通して、複数の記号を無線で伝送する自動方法であって、
上記多次元データチャネルは、少なくとも２つの空間の次元と、１つの時間の次元とを備え、
上記多次元データチャネルはさらに、少なくとも１つの無線反射器を備え、各上記少なくとも１つの無線反射器は、反射器場所と、速度と、少なくとも１つの無線反射係数とを備え、
各上記少なくとも１つの無線伝送機は、無線伝送機場所および速度を備え、
各上記少なくとも１つの無線受信機は、無線受信機場所および速度を備え、
上記方法は、
少なくともデータ記号を備える上記記号に関して、複数のそのようなデータ記号がある場合、無損失かつ可逆様式で上記複数のデータ記号の全体を通して各データ記号を拡散するために少なくとも１つのプロセッサを使用し、それによって、複数のＯＴＦＳ記号を生成し、複数のＯＴＦＳ記号の中の各データ記号が、複数の相互直交時間偏移および周波数偏移無線ＯＴＦＳ波形バーストの全体を通して拡散される、上記複数のＯＴＦＳ記号として、少なくとも上記データ記号を無線で伝送するために、上記少なくとも１つの伝送機および少なくとも１つのプロセッサを使用し、それによって、最初に伝送された無線ＯＴＦＳ波形バーストを生成するステップであって、
上記多次元データチャネルを通した伝搬時に、上記最初に伝送された無線ＯＴＦＳ波形バーストは、少なくとも１つの経路を経由して進行し、上記少なくとも１つの経路は、
ａ：直接無線ＯＴＦＳ波形バーストとして、上記少なくとも１つの無線伝送機から上記少なくとも１つの無線受信機まで直接進行する、最初に伝送された無線ＯＴＦＳ波形バースト、および／または
ｂ：上記少なくとも１つの無線受信機に到達する前に、上記少なくとも１つの無線反射器から反射し、それによって、上記少なくとも１つの無線受信機において時間遅延およびドップラ周波数偏移反射無線ＯＴＦＳ波形バーストを生成する、最初に伝送されたＯＴＦＳ波形バースト
のうちの少なくとも１つを備え、
上記少なくとも１つの無線受信機において、任意の上記直接無線ＯＴＦＳ波形バーストおよび任意の上記反射無線ＯＴＦＳ波形バーストの結果として生じる組み合わせは、チャネル畳み込みＯＴＦＳ波形バーストを生成する、
ステップと、
上記少なくとも１つの無線受信機において、上記チャネル畳み込みＯＴＦＳ波形バーストを受信するステップと、
上記少なくとも１つの無線伝送機と上記少なくとも１つの無線受信機との間の上記多次元データチャネルのチャネル応答パラメータを判定するために、少なくとも１つのプロセッサを使用するステップであって、上記多次元データチャネルの上記チャネル応答パラメータは、上記少なくとも１つの無線伝送機、上記少なくとも１つの無線受信機、および上記少なくとも１つの無線反射器の少なくとも相対位置、相対速度、ならびに性質によって生成される、ステップと、
受信されたチャネル畳み込みＯＴＦＳ波形バーストを逆畳み込みするために、上記チャネル応答パラメータおよび少なくとも１つのプロセッサを使用し、それによって、上記最初に伝送されたＯＴＦＳ波形バーストの少なくとも近似値を導出するステップと、
上記最初に伝送されたＯＴＦＳ波形バーストの上記近似値から上記複数のデータ記号を数学的に抽出するために少なくとも１つのプロセッサを使用するステップと、
それによって、上記少なくとも１つの無線伝送機と少なくとも１つの無線受信機との間で上記データ記号のうちの少なくともいくつかを伝送するステップと、
を含む、方法。
（項目２）
複数の上記記号は、データ記号を備え、
少なくとも上記データ記号は、さらに記号フレームに配列され、上記記号フレームは、上記記号のＮ×ＮまたはＮ×Ｍフレームのいずれか一方であり、ＮおよびＭは両方とも、１より大きい整数であり、
記号フレーム毎の基準で、上記少なくとも１つのプロセッサは、無損失かつ可逆変換を使用して、上記記号フレーム内の少なくとも全てのデータ記号にわたって、少なくとも各データ記号からの情報を拡散し、それによって、複数のＯＴＦＳ記号を備える、対応するＯＴＦＳフレームを生成し、
上記少なくとも１つの無線受信機は、ＯＴＦＳフレーム毎の基準で上記チャネル畳み込みＯＴＦＳ波形バーストを受信し、ＯＴＦＳフレーム毎の基準で上記複数のＯＴＦＳ記号を抽出し、それによって、上記ＯＴＦＳフレームの近似値を生成し、
上記ＯＴＦＳフレームの上記近似値から少なくとも複製データ記号を抽出するために、上記少なくとも１つのプロセッサおよび上記変換の逆数を使用するステップをさらに含む、
項目１に記載の方法。
（項目３）
少なくとも１つの定義された時間および周波数において少なくとも１つの無線パイロット記号波形バーストとして少なくとも１つのパイロット記号を伝送するために、上記少なくとも１つの伝送機ならびに少なくとも１つのプロセッサを使用するステップであって、
上記少なくとも１つの無線パイロット記号波形バーストの直接および反射バージョンは、少なくとも１つのチャネル畳み込みパイロット記号波形バーストとして上記少なくとも１つの無線受信機に到達する、ステップと、
上記少なくとも１つの無線受信機において、上記少なくとも１つのチャネル畳み込みパイロット記号波形バーストを受信し、上記少なくとも１つの無線伝送機および少なくとも１つの無線受信機を接続する上記多次元データチャネルの上記チャネル応答パラメータを判定するために、少なくとも１つのプロセッサを使用するステップと、
後に、上記受信されたチャネル畳み込みＯＴＦＳ波形バーストをさらに逆畳み込みするために、上記チャネル応答パラメータを使用するステップと、
をさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目４）
上記記号またはＯＴＦＳ記号のうちの少なくともいくつかは、エラー検出もしくはエラー訂正記号またはＯＴＦＳ記号を備え、
ＯＴＦＳ記号伝送エラーが所定の許容エラーレベルを超えるときを検出するため、および上記チャネル応答パラメータが準最適であることを上記受信機または上記伝送機に自動的に知らせるため、ならびに是正措置を開始するために、上記エラー検出もしくはエラー訂正記号またはＯＴＦＳ記号を使用するように、上記少なくとも１つの受信機において少なくとも１つのプロセッサをさらに使用するステップ、および／または
他のＯＴＦＳ記号またはデータ記号のエラーを自動的に訂正するために、上記エラー検出またはエラー訂正記号もしくはＯＴＦＳ記号を使用するように、少なくとも１つのプロセッサおよび上記少なくとも１つの受信機をさらに使用するステップを含む、
項目１に記載の方法。
（項目５）
上記複数の相互直交時間偏移および周波数偏移無線ＯＴＦＳ波形バーストはさらに、待ち時間、周波数帯域幅、またはチャネル応答パラメータ基準のうちのいずれかに関して選択され、いくつかのＯＴＦＳ記号が、１つの選択基準に従って伝送され得る一方で、他のＯＴＦＳ記号は、異なる選択基準に従って伝送され得る、項目１に記載の方法。
（項目６）
上記複数の相互直交時間偏移および周波数偏移無線ＯＴＦ波形バーストはさらに、
１）所望の伝送待ち時間および／または上記データチャネル内の反射器の空間分布のうちのいずれかに従って変動する、バースト持続時間βｔ、および／または
２）上記データチャネル内の受信機、伝送機、および反射器の速度ならびに場所の予測分布のうちのいずれかに従って変動する、バースト周波数帯域幅δｆ、ならびに／もしくは
３）βｔおよびδｆの両方に従って変動する、バーストにつき伝送されるＯＴＦＳデータ記号の数であって、上記βｔおよび／またはδｆは、上記チャネル応答パラメータ、所望の伝送待ち時間、ならびにバーストにつき伝送されるＯＴＦＳデータ記号の所望の数に従って選択される、ＯＴＦＳデータ記号の数
によって特徴付けられる、項目１に記載の方法。
（項目７）
上記無線伝送機および上記無線受信機のうちの少なくとも１つは、複数のアンテナを有し、上記複数のアンテナは、上記少なくとも１つの無線伝送機および上記無線受信機の上または付近で異なる場所に位置付けられ、上記複数のアンテナは、それらのそれぞれの無線伝送機または無線受信機の同一の速度を共有し、
上記チャネル応答パラメータをさらに判定するステップ、および上記伝送または受信された無線波形バーストの少なくとも空間分布を成形するステップのうちの少なくとも１つを行うために、上記複数のアンテナをさらに使用するステップを含む、
項目１に記載の方法。
（項目８）
上記無線伝送機および上記無線受信機のうちの少なくとも１つは、複数のアンテナを有し、上記複数のアンテナは、上記少なくとも１つの無線伝送機および上記無線受信機の上または付近で異なる場所に位置付けられ、上記複数のアンテナは、それらのそれぞれの無線伝送機または無線受信機の同一の速度を共有し、
上記複数のアンテナは、少なくともアンテナの第１のサブセットおよびアンテナの第２のサブセットに分割され、
上記複数のアンテナの上記第１のサブセットは、上記アンテナの第２のサブセットによって伝送または受信される無線ＯＴＦＳ波形バーストの第２のセットと異なる、無線ＯＴＦＳ波形バーストの第１のセットを伝送または受信する、
項目１に記載の方法。
（項目９）
上記無線伝送機および上記無線受信機のうちの少なくとも１つは、第１の全二重デバイスにおいて構成され、上記無線伝送機および上記無線受信機のうちの少なくとも１つは、第２の全二重デバイスにおいて構成され、
少なくとも上記第１の全二重デバイス上で、上記第２の全二重デバイスに伝送する間に、上記第１の全二重デバイスの少なくとも１つの無線伝送機と上記第１の全二重デバイスの少なくとも１つの無線受信機との間の干渉を軽減するよう、上記第１の全二重デバイスの少なくとも１つの無線伝送機と上記第１の全二重デバイスの少なくとも１つの無線受信機との間の連結をさらに制御し、同時に、上記第２の全二重デバイスの少なくとも１つの無線伝送機から受信する間に、上記第１の全二重デバイスの少なくとも１つの無線受信機の感度も最適化するステップであって、
上記連結を制御するステップは、上記第１の全二重デバイスの少なくとも１つの無線伝送機と上記第１の全二重デバイスの少なくとも１つの無線受信機との間で進行するＯＴＦＳ波形バーストまたはパイロット記号波形バーストの自己チャネル応答パラメータを取得することによっても行われる、ステップと、
上記干渉をデジタルで軽減するために、上記第１の完全デバイスの少なくとも１つのプロセッサおよび上記自己チャネル応答パラメータを使用するステップと、
を含む、項目１に記載の方法。
（項目１０）
上記少なくとも１つの伝送機は、少なくとも１つの偏光方向に従って、偏光した最初に伝送されたＯＴＦＳ波形バーストまたはパイロット記号波形バーストを伝送し、
上記少なくとも１つの無線反射器は、第１の反射器偏光演算子に従って、上記時間遅延およびドップラ周波数偏移反射無線ＯＴＦＳ波形バーストまたはパイロット記号波形バーストの偏光を変更する、偏光変更無線反射器であり、
上記少なくとも１つの受信機はさらに、上記受信された畳み込みＯＴＦＳ波形バーストまたはパイロット記号波形バーストにおいて少なくとも１つの偏光方向を検出するように構成され、
上記最初に伝送されたＯＴＦＳ波形バーストまたはパイロット記号波形バーストが、上記少なくとも１つの無線反射器から反射するとき、上記最初に伝送されたＯＴＦＳ波形バーストまたはパイロット記号波形バーストのうちの少なくともいくつかもまた、上記第１の反射器偏光演算子に従って偏光偏移され、
上記多次元データチャネルの上記チャネル応答パラメータをさらに判定するために、上記受信されたチャネル畳み込みＯＴＦＳ波形バーストまたはパイロット記号波形バーストにおいて上記少なくとも１つの偏光方向をさらに使用するステップを含む、
項目１に記載の方法。
（項目１１）
複数の伝送機および受信機場所において上記多次元データチャネルの上記チャネル応答パラメータのマップデータベースを作成するステップと、
上記少なくとも１つの無線伝送機および上記少なくとも１つの無線受信機の位置を判定するステップと、
上記マップデータベースを検索し、上記少なくとも１つの無線伝送機および／または上記少なくとも１つの無線受信機の位置において上記多次元データチャネルの少なくともいくつかのチャネル応答パラメータを読み出すために、上記少なくとも１つの無線伝送機ならびに上記少なくとも１つの無線受信機の上記位置を使用するステップと、
をさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目１２）
少なくとも１つのＯＴＦＳ無線伝送機デバイスを操作する方法であって、各上記少なくとも１つのＯＴＦＳ無線伝送機デバイスは、無線伝送機デバイス場所および速度を有し、
各上記少なくとも１つのＯＴＦＳ無線伝送機デバイスは、無線受信機デバイス場所および速度とともに、多次元データチャネルを通して少なくとも１つの無線受信機デバイスに複数の記号を自動的に無線で伝送するように構成され、
上記多次元データチャネルは、少なくとも２つの空間の次元と、１つの時間の次元とを備え、
上記複数の記号のうちの上記少なくともいくつかは、ＯＴＦＳ伝送による複数のＯＴＦＳ記号としての伝送が所望される、複数のデータ記号を備え、
上記多次元データチャネルはさらに、少なくとも１つの無線反射器を備え、各上記少なくとも１つの無線反射器は、反射器場所と、速度と、少なくとも１つの無線反射係数とを備え、
上記多次元データチャネルのチャネル応答パラメータは、各上記少なくとも１つのＯＴＦＳ無線伝送機デバイス、上記少なくとも１つの無線受信機デバイス、および上記少なくとも１つの無線反射器の少なくとも相対位置、相対速度、ならびに上記無線反射係数によって判定され、
各上記少なくとも１つのＯＴＦＳ伝送機デバイスは、
少なくとも１つのプロセッサと、メモリと、複数の周波数において無線信号を伝送するように構成される、少なくとも１つのプロセッサ制御型無線伝送機構成要素と、少なくとも１つのアンテナとを備え、
上記少なくとも１つのプロセッサ、上記メモリ、および少なくとも１つの伝送機は、少なくとも上記データ記号をＯＴＦＳ記号として拡散するように構成され、上記複数のデータ記号の中の各データ記号は、ＯＴＦＳ記号を生成する無損失かつ可逆変換において上記複数のデータ記号の全体を通して拡散され、上記複数のデータ記号を複数の相互直交時間偏移および周波数偏移無線ＯＴＦＳ波形バーストに変換するために、上記ＯＴＦＳ記号を使用するステップと、
上記複数の相互直交時間偏移および周波数偏移無線ＯＴＦＳ波形バーストとして上記ＯＴＦＳ記号を無線で伝送するために、上記少なくとも１つのアンテナを使用し、それによって、最初に伝送された無線ＯＴＦＳ波形バーストを生成するステップと、
を含む、方法。
（項目１３）
上記チャネル応答パラメータは、メモリから上記チャネル応答パラメータを読み出すことによって、少なくとも最初に判定され、
上記チャネル応答パラメータは後に、上記伝送されたＯＴＦＳ記号を受信したＯＴＦＳ無線受信機から得られるフィードバックに基づいて、少なくとも部分的に判定される、
項目１２に記載の方法。
（項目１４）
少なくとも１つのＯＴＦＳ無線受信機デバイスを操作する方法であって、各上記少なくとも１つのＯＴＦＳ無線受信機デバイスは、無線受信機デバイス場所および速度を有し、
各上記少なくとも１つのＯＴＦＳ無線受信機デバイスは、無線伝送機デバイス場所および速度とともに、少なくとも１つの無線伝送機デバイスによって多次元データチャネルを通して伝送される、複数の記号を自動的に無線で受信するように構成され、
上記複数の記号のうちの少なくともいくつかは、複数のデータ記号を備え、各データ記号は、無損失かつ可逆変換によって、上記複数のデータ記号にわたって前もって拡散され、したがって、複数のＯＴＦＳ記号を生成し、上記複数のＯＴＦＳ記号で符号化される少なくとも各データ記号は、複数の相互直交時間偏移および周波数偏移した最初に伝送された無線ＯＴＦＳ波形バーストとして前もって伝送され、
上記多次元データチャネルは、少なくとも２つの空間の次元と、１つの時間の次元とを備え、
上記多次元データチャネルはさらに、少なくとも１つの無線反射器を備え、各上記少なくとも１つの無線反射器は、反射器場所と、速度と、少なくとも１つの無線反射係数とを備え、
上記多次元データチャネルを通した伝搬時に、上記最初に伝送された無線ＯＴＦＳ波形バーストは、少なくとも１つの経路を経由して進行し、上記少なくとも１つの経路は、
ａ：直接無線ＯＴＦＳ波形バーストとして、上記少なくとも１つの無線伝送機から上記少なくとも１つの無線受信機まで直接進行する、最初に伝送された無線ＯＴＦＳ波形バースト、および／または
ｂ：上記少なくとも１つの無線受信機に到達する前に、上記少なくとも１つの無線反射器から反射し、それによって、上記少なくとも１つのＯＴＦＳ無線受信機において時間遅延およびドップラ周波数偏移反射無線ＯＴＦＳ波形バーストを生成する、最初に伝送されたＯＴＦＳ波形バースト
のうちの少なくとも１つを備え、
上記少なくとも１つの無線受信機において、任意の上記直接無線ＯＴＦＳ波形バーストおよび任意の上記反射無線ＯＴＦＳ波形バーストの結果として生じる組み合わせは、チャネル畳み込みＯＴＦＳ波形バーストを生成し、
上記多次元データチャネルのチャネル応答パラメータは、上記少なくとも１つの無線伝送機デバイス、上記ＯＴＦＳ無線受信機デバイス、および上記少なくとも１つの無線反射器の少なくとも相対位置、相対速度、ならびに性質によって判定され、
上記ＯＴＦＳ無線受信機デバイスは、
複数の周波数において無線信号を受信するように構成される、少なくとも１つのプロセッサ制御型無線受信機構成要素と、少なくとも１つのプロセッサと、メモリと、少なくとも１つのアンテナとを備え、
上記少なくとも１つのプロセッサは、上記畳み込みＯＴＦＳ波形バーストまたはパイロット記号波形バーストを受信し、チャネル応答パラメータを判定するために、上記少なくとも１つの無線受信機構成要素、少なくとも１つのアンテナ、およびメモリを使用するように構成され、
上記少なくとも１つのプロセッサはさらに、受信されたチャネル畳み込みＯＴＦＳ波形バーストを逆畳み込みするために、上記チャネル応答パラメータおよび上記メモリを使用するように構成され、それによって、上記最初に伝送されたＯＴＦＳ波形バーストの少なくとも近似値を導出し、
上記少なくとも１つのプロセッサはさらに、上記最初に伝送されたＯＴＦＳ波形バーストの上記近似値から上記複数のデータ記号を数学的に抽出するために、上記メモリおよび上記変換の逆数を使用するように構成され、それによって、上記複数のデータ記号を受信する、方法。
（項目１５）
上記チャネル応答パラメータは、メモリから上記チャネル応答パラメータを読み出すことによって、少なくとも最初に判定され、
上記チャネル応答パラメータに関するフィードバックを、上記複数のＯＴＦＳ記号を伝送したＯＴＦＳ伝送機に伝送するステップをさらに含む、
項目１４に記載の方法。

図１は、データチャネル内の少なくとも１つの無線反射器（独自の場所、種々の反射係数、および速度を有し得る）に対して動作する、少なくとも１つの無線伝送機、受信機（それぞれ、独自の速度および場所を有し得る）の抽象化モデルを示す（ここでは、２つだけの空間の次元が示され、時間次元は、反射器の速度矢印によって示される）。 図２は、特定のＯＴＦＳ時間および周波数オフセットビンにおいて伝送され、いくつかの実施形態では、種々の「透明な」ＯＴＦＳ時間および周波数ビンによって囲繞される、ＯＴＦＳパイロット記号波形バーストが、チャネル応答パラメータを判定することに役立つために、どのようにして使用され得るかを示す。 図３は、データフレームのいくつかの部分がチャネル応答パラメータ目的でＯＴＦＳパイロット記号波形バーストのために利用され、他の部分がＯＴＦＳ「データペイロード」のために利用される、混合ＯＴＦＳデータフレームの使用を示す。 図４は、ＭＩＭＯ ＯＴＦＳ伝送機が、着目ＯＴＦＳ受信機に向かって指向されるエネルギーの無線ビームを形成する、ＯＴＦＳ ＭＩＭＯ実施形態を示す。図４はまた、ＯＴＦＳパイロット記号波形バーストの使用が、どのようにしてシステムがシステムのチャネル応答パラメータを判定することに役立ち、したがって、ＯＴＦＳ受信機に向かってＭＩＭＯ ＯＴＦＳ伝送機ビームを指向することに役立ち得るかを示す。 図５は、現在、新しい反射器（反射器２）が、無線信号がＭＩＭＯ ＯＴＦＳ伝送機からＯＴＦＳ受信機まで直接進行することを防止している、代替的ＯＴＦＳ ＭＩＭＯ状況を示す。ＯＴＦＳシステムは、（ここでは、チャネル応答パラメータの変化を検出するために、おそらく本発明のエラー検出方法によって支援される、ＯＴＦＳパイロット記号を使用することによって）問題を自動的に検出し、次いで、有用な反射器の方向に伝送されたビームを形成するように、伝送機のＭＩＭＯアンテナを指向し、したがって、間接的反射信号を使用して受信機と接触することができる。 図６は、上記の図５に示されるものに類似する、別の代替的ＯＴＦＳＭＩＭＯ状況を示す。しかしながら、ここでは、ＯＴＦＳ受信機は、ＭＩＭＯ ＯＴＦＳ受信機であり、受信機は、有用な反射器の方向で優先的に受信するように受信機のＭＩＭＯアンテナを指向するために、チャネル応答パラメータの変化を使用した。 図７は、異なる常に変化する環境内で動作するときでさえも、ロバストで耐フェード性の通信を提供するように設計される、統一ＯＴＦＳ無線通信システムを生成するように、本発明の種々の実施形態、すなわち、ＯＴＦＳ伝送機、ＯＴＦＳ受信機、修正ＯＴＦＳ時間偏移、周波数偏移、偏光、バースト特性、エラーコードの使用、パイロット記号、ＭＩＭＯアンテナ、チャネル応答パラメータのマップ、および同等物が、全てが組み合わせられた、またはいくつかの実施形態のみが実装された状態のいずれか一方で、どのようにして全て連動し得るかを示す。

以前に議論されたように、本発明は、部分的に、信号強度の変動（例えば、偶発信号フェージング、どれだけ長く信号がコヒーレントのままであるか、どれだけ大きく信号周波数の範囲がコヒーレントであることを予期され得るか）を、統計的方法のみによって取り扱われ得るものと見なす傾向があった、従来技術の方法と対照的に、通信チャネルの基礎的構造が暴露され、代わりに、信号歪みの種々の原因（例えば、種々の反射、周波数偏移、他の偏移、および同等物）が選別され、または「解かれる」場合に、優れた結果が取得され得るという洞察に基づく。

通信チャネルが本開示の全体を通してデータを伝送するために使用されるため、概して、通信チャネルは、「データチャネル」と称されるであろう。本開示の主要な焦点は、３つの空間の次元（多くの場合、地上で、「空間」は、空気、ならびに雲、雨滴、霰、および同等物等の他の天然空中物体でも充填され得る）および１つの時間の次元を通して、（多くの場合、マイクロ波周波数の中に入ってそれを超える、種々の周波数の電波信号を使用して）データを伝送する、無線データチャネル上にあろう。

しかしながら、本明細書で開示される少なくともいくつかの概念はまた、他の媒体（例えば、水、伝導性金属、透明固体、および同等物）内で動作する他のデータチャネルに使用されることもできる。いくつかの実施形態では、高さ等のいくつかの空間次元は、あまり重要ではない場合がある。したがって、一般性のために、本発明は、多くの場合、少なくとも２つの空間の次元と、１つの時間の次元とを備える、多次元データチャネルを使用して、動作するものと称されるであろう。しかしながら、多くの場合、本発明は、３つの空間の次元および１つの時間の次元で動作するであろうが、１つの有効な空間の次元および１つの時間の次元のみで動作する実施形態も考慮されることを理解されたい。

本発明は、プロセッサ（例えば、頻用されているプロセッサのＩｎｔｅｌ ｘ８６シリーズ等の一般的に使用されているプロセッサでさえあり得る、マイクロプロセッサ）、およびデジタル信号プロセッサ等の現代の電子構成要素を利用し、多くの場合、例えば、種々のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）によって実装され得る、現代のソフトウェア制御型無線伝送機および受信機を採用するであろう。ここでは、Ｈａｒｒｉｓの方法、“Ｄｉｇｉｔａｌ Ｒｅｖｅｉｖｅｒｓ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｓ Ｕｓｉｎｇ Ｐｏｌｙｐｈａｓｅ Ｆｉｌｔｅｒ Ｂａｎｋｓ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ”， ＩＥＥＥ ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｖｏｌｕｍｅ ５１ （４）， Ａｐｒｉｌ ２００３， ｐａｇｅｓ １３９５−１４１２である。特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）および他のタイプのデバイスならびに方法もまた、使用されてもよい。

本発明は、そのうちのいくつかが本明細書で詳細に議論されるであろう、多くの実施形態を有するが、根底では、これらの実施形態の多くは、少なくとも１つの無線伝送機と少なくとも１つの無線受信機との間の多次元データチャネル（多くの場合、これらの複数の次元は、少なくとも１つまたは２つ、多くの場合、３つの空間の次元、および１つの時間の次元であろう）を通して、複数の記号（多くの場合、データを搬送する、多くの場合、ＯＴＦＳ記号）を伝送する（通常は無線で伝送する）自動方法に基づくと見なされ得る。

本発明の１つの一意の側面は、多くの場合、本明細書ではＯＴＦＳ記号およびＯＴＦＳ波形と称される、直交時間偏移ならびに周波数偏移無線波形の形態で、データ記号を無線で伝送することである。ＯＴＦＳ記号およびＯＴＦＳ波形は、種々の方法によって実装されることができ、そのうちのいくつかは、全て参照することによってそれらの全体として本明細書に組み込まれる、特許出願第ＵＳ６１／３４９，６１９号、第ＵＳ１３／１７７，１１９号、第ＵＳ１３／４３０，６９０号、ならびに米国特許第８，５４７，９８８号で以前に開示された。ＯＴＦＳ波形技術の種々の側面のさらに詳細な議論、ならびにＯＴＦＳ記号およびデータフレームを実装する種々の方法に関するさらに詳細な議論については、これらの以前の開示を参照されたい。

これらの以前の開示のいくつかの側面を簡潔に要約すると、いくつかの実施形態では、ＯＴＦＳ記号として伝送するために意図されるデータ記号は、伝送機側で、種々の記号行列または「データフレーム」を経由して、通常は少なくとも１つのプロセッサおよび適切なソフトウェアを自動的に使用して、分配されてもよい。これらは、Ｎ・Ｎ行列、またはさらにＮ・Ｍ行列（ＭはＮと異なる）であってもよい。次いで、これらの記号行列またはデータフレームは、システムの無線伝送機の変調を制御するために入力として使用される。具体的には、伝送のために意図されるデータ記号は、時間偏移および周波数偏移波形族を加重または変調するために使用されてもよい。

これは、例えば、伝送機において、無線信号変調器（例えば、以前に議論されたＨａｒｒｉｓの方法または他の方法を使用して実装され得る、ＱＡＭ変調器）のバンクの動作を制御するためにデータ記号を使用することによって、行われることができる。結果として生じる出力は、例えば、後に、データチャネルの構造（例えば、種々の反射器の位置および速度）を識別することに役立つために受信機によって使用され得る、複数の周波数および時間偏移にわたって、ＱＡＭ変調波形の複数のバーストをもたらし得る。

次いで、これらの波形は、伝送中に歪まされ得るが、それらの基本的時間および周波数反復構造は、必要とされる逆畳み込みのタイプを判定するために反復パラメータを利用することによって、これらの歪みを訂正するために、適切な受信機ベースの逆畳み込み方法とともに、システムの受信機によって使用されることができる。

一般化すると、本明細書に説明される方法では、パイロット記号、ヌル記号、および通常はデータ記号のうちのいずれかを含み得る、記号は、プレーンと呼ばれることもある、少なくとも１つ、多くの場合、複数の記号フレームに配列される。記号は、種々の異なるタイプの記号であってもよいが、多くの場合、複素数、多くの場合、複素整数（例えば、ガウス整数）および／またはＱＡＭ記号として表されてもよい。したがって、これらの記号フレームは、典型的には、ＮおよびＭが両方とも１より大きい整数である、これらの記号のＮ×ＮまたはＮ×Ｍフレーム等の２次元アレイである。本システムは、典型的には、記号フレーム毎の基準で動作するであろう。

典型的には、記号フレーム毎の基準で、少なくとも１つのプロセッサ（通常は伝送機プロセッサ）は、無損失かつ可逆変換を使用して、各データ記号のフレーム内の少なくとも全てのデータ記号にわたって、少なくともその記号の中で（所与の記号フレームの中で）情報を拡散するであろう。種々の具体的タイプの無損失かつ可逆変換が本明細書に説明されるが、これらの具体的実施例は、限定的であることを意図していない。本変換プロセスの正味の結果としては、少なくとも、所与のデータ記号フレームまたはフレームのデータ記号部分内のデータ記号の各セットに関して、複数のＯＴＦＳ記号を備える、対応する２次元ＯＴＦＳフレーム（データプレーン）が生成されるであろう。多くの場合、所与の記号フレームがＮ×Ｍ個の記号を有する場合、Ｎ×Ｍ個の記号を備える、対応するＯＴＦＳフレームが生成されるであろうが、本実施例もまた、限定的であることを意図していない。次いで、これらのＯＴＦＳ記号は、（再度、ＯＴＦＳフレーム毎の基準で）そのＯＴＦＳフレーム内のデータ記号から導出される各ＯＴＦＳ記号が、（通常は相互直交であるため）複数の相互に区別可能な時間偏移および周波数偏移無線ＯＴＦＳ波形バーストの全体を通して拡散されるであろう様式で、伝送されるであろう。次いで、これらのＯＴＦＳ波形バーストは、本開示の他の場所で議論されるように、データチャネルを横断する。

再度、一般化すると、次いで、無線受信機は、典型的には、ＯＴＦＳフレーム毎の基準で現在のチャネル畳み込みＯＴＦＳ波形バーストを受信し、逆畳み込みの後に、最初に伝送されたＯＴＦＳ波形バーストの少なくとも近似値を導出し、それによって、最初に伝送されたＯＴＦＳフレームの近似値または複製（複製ＯＴＦＳフレーム）を作成するであろう。次いで、受信機は、最初に伝送されたＯＴＦＳフレームの本近似値（複製ＯＴＦＳフレーム）から複製記号を抽出するために、少なくとも１つのプロセッサ（典型的には受信機プロセッサ）および変換の逆数を使用することができる。

（例えば、無損失かつ可逆拡散による）本方法の結果として、または本方法へのさらなる制約により、典型的には、少なくともデータ記号に関して、恣意的（データ）記号は、その記号の特定のＯＴＦＳ記号のフレームからＯＴＦＳ記号の実質的に全てが伝送および受信されるまで、完全な精度で抽出（すなわち、伝送および受信）されるように保証されることができない。ここで、「実質的に全て」は、状況の詳細（フレームサイズ、パイロット記号の使用、エラー検出／訂正記号、および同等物）に若干依存するであろうが、多くの場合、少なくともデータ記号由来のＯＴＦＳ記号の８０％またはそれを上回るものが失敗なく伝送および受信されることを要求するであろう。パイロット記号またはエラー検出／訂正記号の使用がなく、データ記号の冗長性がない、いくつかの限定的状況では、所与のＯＴＦＳフレーム内の全てのＯＴＦＳ記号は、失敗なく伝送および受信される必要があろう。しかしながら、そのようなロバスト性の欠如は望ましくなく、典型的には、本後者の状況は回避されるであろう。

図１は、少なくとも１つの無線伝送機（１０２）、受信機（１０４）（伝送機および受信機は両方とも、独自のそれぞれの速度ならびに場所を有する）が、少なくとも１つの無線反射器（１０６）に対して動作する、データチャネル（１００）の構造の抽象化モデルを示す。各無線反射器（１０６）は、典型的には、独自の場所、種々の無線反射係数、および速度（１０８）を有するであろう。これらの伝送機、受信機、および反射器は、無線通信の実施例では、２つまたは３つの空間の次元（ここでは大気の問題を無視している）および１つの時間の次元であり得る、データチャネル内で動作する。時間次元は、本実施例では、反射器（１０６）が移動していることを示す、速度矢印（１０８）によって例示される。略図を単純に保つために、伝送機および受信機は、静止しているものとして示されるが、実際には、それらもそれぞれ独自の速度を有してもよい。

本発明のより基本的な側面では、したがって、本発明は、複数の記号を複数のＯＴＦＳ記号（１１０）として無線で伝送するために、少なくとも１つの伝送機（１０２）および少なくとも１つの伝送機ベースのプロセッサを使用する方法であってもよい。以前に議論されたように、これらの複数のＯＴＦＳ記号の中の各ＯＴＦＳ記号は、概して、ここでは「最初に伝送された無線ＯＴＦＳ波形バースト」として指定されるであろう、複数の相互直交時間畳み込み（または偏移）および周波数畳み込み（または偏移）無線ＯＴＦＳ波形バーストの全体を通して拡散される。「バースト」という用語は、変調された波形が、限定された持続時間、典型的には、ごく一瞬を有するであろうことを指定することを意図している。これらの小持続時間バーストは、エコー場所およびレーダで使用される小バーストまたはチャープに若干類似する、二次機能を有するものと理解されることができ、バーストは、受信機が種々の反射器の相対場所をより良好に区別することに役立ち、概して、受信機端において、以降の信号逆畳み込みを支援する。

これらの無線ＯＴＦＳ波形バーストが、多次元データチャネル（１００）（例えば、任意の反射器（１０６）も含む、伝送機（１０２）と受信機（１０４）との間の空間）を通って進行（伝搬）するにつれて、最初に伝送された無線ＯＴＦＳ波形バースト（１１０）は、概して、少なくとも１つの経路を経由して進行する。本少なくとも１つの経路は、概して、直接経路（１１２）および／もしくは１つまたはそれを上回る反射経路（１１４ａ、１１４ｂ）のいずれか一方を備えるであろう。

したがって、直接経路（１１２）は、概して、少なくとも１つの無線伝送機（１０２）から少なくとも１つの無線受信機（１０４）まで略直線（１１２）で進行する、最初に伝送された無線ＯＴＦＳ波形バースト（１１０）によって作成されるであろう。これらは、「直接無線ＯＴＦＳ波形バースト」と称されるであろう。

同様に、反射経路（１１４ａ、１１４ｂ）は、概して、最初に伝送されたＯＴＦＳ波形バースト（１１４ａ）が、無線受信機（１０４）に到達する前に、少なくとも１つの無線反射器（１０６）（所与の速度（１０８）で移動し得る）から反射する（１１４ｂ）ときに、作成されるであろう。これらの反射波形（１１４ｂ）は、本実施例では、直接無線ＯＴＦＳ波形バースト（１１２）に対して時間遅延させられるとともにドップラ周波数偏移させられるであろう。したがって、これらの時間遅延およびドップラ周波数偏移波形は、無線受信機（１０４）において受信されるときに、「時間遅延およびドップラ周波数偏移反射無線ＯＴＦＳ波形バースト」（１１４ｂ）と称されるであろう。また、伝送機（１０２）および受信機（１０４）の相対場所ならびに速度により、直接波形（１１２）でさえも時間遅延および周波数偏移させられ得るが、主に重要であることは、受信機において直接（１１２）および間接（１１４ｂ）波形が交わることであるため、今のところ、本効果は本議論で無視されることに留意されたい。それらが異なる時間遅延および周波数偏移を有するため、次いで、それらは相互への建設的および破壊的干渉に従事し、これは、手近の主要な問題である。当然ながら、より一般的に、直接経路時間遅延および周波数偏移もまた、考慮されなければならない。

本実施例に戻ると、無線受信機（１０４）において、本質的に任意の直接無線ＯＴＦＳ波形バースト（１１２）および任意の反射無線ＯＴＦＳ波形バースト（１１４ｂ）の結果として生じる組み合わせが、建設的および破壊的干渉のパターン（いくつかある問題の中でも、チャネルフェージングをもたらし得る）を生じるであろう。本組み合わせは、「チャネル畳み込みＯＴＦＳ波形バースト」と称されるであろう。

そのような建設的および破壊的干渉のパターンは、伝送されている無線波形の変調方式にかかわらず、問題およびフェージングを生じ得る。従来技術は、（種々の統計的方法を使用して）そのような問題の可能性を判定し、次いで、無線システムが通信し続けるが、より低い程度の機能性であり得るように、システム設定を構成しようとしたにすぎない。対照的に、本技術は、代替的アプローチを教示する。

従来技術は、例えば、反射信号（１１４ｂ）からの反射エネルギーが、多くの場合、直接信号（１１２）より低いため、次いで、１つの（準最適）解決策は、受信機（１０４）の感度を低減させ、より低いレベルの効率で直接信号（１１２）を受信し続けることであろうと教示するであろう。

代替として、多くの場合、いくつかのＯＦＤＭシステムに行われるように、エコー効果は、相互直交トーンによって搬送されるが、比較的遅い速度において各副搬送波上で情報を伝送する、多数の狭帯域ＯＦＤＭ副搬送波を経由して情報を分割することによって、軽減されることができる。しかし、各ＯＦＤＭ副搬送波が依然として反射信号による影響を受け、したがって、依然として最適よりも遅い速度で動作しなければならないため、これは、実際には「問題を解決する」わけではなく、それを軽減するのみである。いくつかのＯＦＤＭシステムはまた、各ＯＦＤＭ副搬送波のデータ搬送速度をなおもさらに減速する、周期的プレフィックス型波形の使用によって、エコー効果問題を回避しようとする。

対照的に、本開示される技術は、そのような建設的および破壊的干渉のパターンにもかかわらず、ほぼ正常なレベルの機能性で動作し続けることにより類似するものを教示する。これは、例えば、受信機（１０４）に中間反射器（１０６）の存在および性質を分析させることが可能な波形を送信することによって行われる。これは、順に、反射信号（１１４ｂ）からの無線エネルギーも利用するように、受信機にその動作を適合させる。本質的に、本発明の方法は、その感度を減退させるのではなく、いくつかの反射信号（１１４ｂ）が直接信号（１１２）に類似するが、ある時間遅延および周波数によってオフセットされることを予期するように受信機に命令することができる。

したがって、受信機（１０４）の感度を減退させるよりもむしろ、本発明は、代わりに、直接信号（１１２）を適切に調節された時間および周波数偏移信号（１１４ｂ）で補完するために、受信された信号を処理するように受信機に指図する。これは、伝送機（１０２）からの信号が殆ど失われず、反射器（１０６）の場所および速度に応じて異なる形態に（例えば、さらに波形（１１４ｂ）に）変換されるにすぎないため、本システムがほぼ完全な効率で決定論的様式において動作することを可能にする。

したがって、本明細書に開示される方法の多くの実施形態によると、受信機（１０４）は、これらのチャネル畳み込みＯＴＦＳ波形バースト（例えば、１１２および１１４ｂの任意の組み合わせ）を受信し、通常、これらのチャネル畳み込みＯＴＦＳ波形バーストを逆畳み込みするために、その少なくとも１つの受信機ベースのプロセッサを使用するであろう。すなわち、受信機は、信号（１１２）および（１１４ｂ）が受信機によって正しく分析されることを可能にするために、信号（１１２）および（１１４ｂ）を分析し、少なくとも適切な時間遅延ならびに周波数訂正を適用することによって、例えば、これらの信号の建設的干渉によって引き起こされる、歪みを訂正するであろう。ＯＴＦＳ受信機（１０４）は、（１１２）および（１１４ｂ）が同一の信号の異なる形態にすぎないことを理解する。したがって、受信機は、（１０６）等の反射器の位置および／または速度が変化しても、決定論的で略耐フェード性の様式において、これらの記号を適切に受信する。

いくつかの実施形態では、本逆畳み込みプロセスは、チャネル（１００）の構造を特徴付けるために少なくとも１つのプロセッサ（多くの場合、受信機ベースのプロセッサ）を使用することによって行われることができる。ここでは、例えば、本少なくとも１つのプロセッサは、無線伝送機（１０２）と無線受信機（１０４）との間の本多次元データチャネル（１００）のチャネル応答パラメータを自動的に判定するために使用されることができる。

ここでは、当然ながら、以前に説明されたように、多次元データチャネル（１００）の「チャネル応答パラメータ」は、少なくとも、無線伝送機（１０２）、無線受信機（１０４）、および種々の無線反射器（１０６）の相対位置、相対速度、ならびに性質によって、または他の非反射信号減衰器オブジェクト（図示せず）によって生成される。本質的に、チャネル応答パラメータは、受信機（１０４）が、例えば、受信機（１０４）において受信される信号のｘ％が、反射器（１０６）の速度（１０８）および場所により、因数「ｙ」によって周波数偏移させられ、因数「ｚ」によって時間偏移させられた信号（１１４ｂ）であることを理解し、さらに、受信機（１０４）によって受信される信号の残りが、時間偏移または周波数偏移させられないか、さもないと異なる程度に少なくとも時間偏移および周波数偏移させられるかのいずれかである、直接信号（１１２）であると（本実施例では）把握することを可能にする。これは、受信機が、本質的に、元の信号（１１０）が実際には何であったかについて「解く」ように逆畳み込みモデルを生成することを可能にする。

これを言い換えると、無線受信機（１０４）は、（多くの場合、簡潔に説明される方法によって）チャネル応答パラメータを判定し、受信されたチャネル畳み込みＯＴＦＳ波形バースト（１１２および１１４ｂの組み合わせ）を逆畳み込みし、それによって、最初に伝送されたＯＴＦＳ波形バースト（１１０）の少なくとも近似値を導出するために、これらのチャネル応答パラメータ（および多くの場合、少なくとも１つの受信機ベースのプロセッサ）を使用するであろう。

多くの場合、本逆畳み込みプロセスが行われた後、受信機はまた、次いで、最初に伝送されたＯＴＦＳ波形バースト（１１０）の受信機ベースの近似値から複数のＯＴＦＳ記号を数学的に抽出する（例えば、解く、判定する）ために、少なくとも１つのプロセッサを使用することもできる。これらの目的で、多くの場合、全て参照することによってそれらの全体で本明細書に組み込まれる、出願第６１／３４９，６１９号、第１３／１７７，１１９号、第１３／４３０，６９０号、ならびに米国特許第８，５４７，９８８号の行列演算ベースの方法が、使用されることができる。アナログ方法、数値近似方法、および同等物を含む、他の方法もまた、これらの目的で使用されてもよい。いったん種々のＯＴＦＳ記号が、どのような方法によっても、受信機において判定されると、次いで、本システムは、無線伝送機（１０２）と無線受信機（１０４）との間で元のＯＴＦＳ記号のうちの少なくともいくつかを伝送したであろう。

上記で議論される行列演算方法に加えて、これらの方法の代替的変形例もまた、実践されてもよい。いくつかの実施形態では、Ｎ×Ｎデータ記号行列から成るＯＴＦＳデータフレームまたはデータプレーンの形態でＯＴＦＳデータ記号を伝送し、後に、受信機において、伝送されたＮ×Ｎ行列を反転させることによって、伝送されたデータ記号を読み出すための以前に表現された（例えば、出願第６１／３４９，６１９号、第１３／１７７，１１９号、第１３／４３０，６９０号、ならびに米国特許第８，５４７，９８８号）選好は、代替的方法によって緩和および／または補完されることができる。

代替的ＯＴＦＳデータフレーム方法
代替的プロセスでは、上記に説明される方法は、一連のＮ個の時間畳み込み（または偏移）およびＭ個の周波数畳み込み（または偏移）相互直交波形バーストを通して各ＯＴＦＳ記号を拡散することによって、複数のＯＴＦＳ記号を伝送することにより実装されてもよい。本実施形態では、再度、ＮおよびＭは両方とも、それぞれ１より大きい整数となり、Ｎは、Ｍと等しくなる必要はない。したがって、本代替的方法は、それぞれ、相互直交時間畳み込み（または偏移）および周波数畳み込み（または偏移）波形バーストのＮ・Ｍ行列を備える、１つまたはそれを上回る（多くの場合、複数の）ＯＴＦＳデータプレーン（ここでは、プレーンおよびフレームは、多くの場合、同義的に使用されるであろう）の形態でＯＴＦＳ記号をパッケージ化する。したがって、本プロセスは、ＯＴＦＳデータプレーンにつき最大ｎ・ｍ個の異なるＯＴＦＳ記号を伝送することが可能である。ここでは、主要な制約は、少なくとも雑音または他の形態のデータ破損がない場合、各ＯＴＦＳデータプレーンは、原則として、少なくとも１つのプロセッサ（通常は受信機プロセッサ）によって分析される（例えば、解かれる）ことが可能でなければならないことである。本分析プロセスの結果は、任意の所与のＯＴＦＳデータプレーン内の複数の最大Ｎ・Ｍ個の異なるＯＴＦＳ記号の中の各ＯＦＴＳ記号が再構築（例えば、判定）され得ることとなるはずである。

したがって、ＯＴＦＳデータプレーンの本代替的Ｎ・Ｍ長方形行列形成は、例えば、Ｍ＞Ｎである場合には、Ｎ・Ｎデータ行列の場合よりも大きい程度の時間偏移または大きい程度の周波数偏移のいずれか一方を使用して伝送され得る、余分なＯＴＦＳ記号が存在するであろうという点で、以前のＮ・Ｎ（またはＮ×Ｎ）ＯＴＦＳデータプレーンと異なる。これらの余分なＯＴＦＳ記号は、より有用なデータを伝送する（例えば、より大きいデータペイロードを伝送する）ために使用されることができ、または代替として、他の目的で使用されてもよい。これらの他の目的のうちのいくつかは、本システムが、より良好な時間同期化、より良好なエラー訂正を達成することに役立つことを含む。本アプローチはまた、チャネル上の時間遅延の問題がドップラ周波数偏移の問題より大きい、またはドップラ周波数偏移の問題が時間遅延の問題より大きく、他方の次元（例えば、時間遅延または周波数偏移）よりも一方の次元（例えば、時間遅延または周波数偏移）で、さらなる解決策が所望される、状況で有用であり得る。以下で議論されるように、いくつかの実施形態では、余分な行または列もしくは両方もまた、チャネル応答パラメータ／逆畳み込みパラメータを判定することに役立つように、パイロット信号を伝送するために使用されてもよい。

そうでなければ、各ＯＴＦＳ記号を再構築または判定するためのいくつかの異なる方法がある。以前に議論されたように、出願第６１／３４９，６１９号、第１３／１７７，１１９号、第１３／４３０，６９０号、ならびに米国特許第８，５４７，９８８号で以前に議論された行列演算方法に加えて、数値近似方法、およびアナログ計算方法さえも含む、他の方法が許可されてもよいが、概して、プロセッサまたはデジタル信号プロセッサを使用して行われ得る、デジタル動作が好ましい。

データチャネル応答パラメータを獲得する、または最初に特徴付ける
以前に議論されたように、本システムは、データチャネル（１００）の基礎的構造を解明することに役立つように設計され、短いバースト（１１０）で伝送される、ＯＴＦＳ波形を使用して動作する。ＯＴＦＳ受信機（１０４）は、概して、ＯＴＦＳ波形のこれらの種々の短いバースト（１１０）をリッスンし、データチャネルの構造について推論するために、事実上、反復エコーパターン（例えば、エコー１１４ｂ）および反復時間遅延パターン（例えば、直接経路（１１２）と間接経路（１１４ａ＋１１４ｂ）との間の信号進行時間の差によって引き起こされる）、ならびにＯＴＦＳ波形の反復周波数偏移（例えば、反射器速度１０８、ならびに伝送機（１０２）、受信機（１０４）、および反射器（１０６）の間の起こり得る速度の差によって引き起こされる）があるという事実を利用するように設計される。

受信機が、データチャネル内に存在し得る、ありとあらゆる反射器の位置、速度、および反射無線係数の全てについて完全な判定を行うことは必要ではなく、無線伝送機および受信機の正確な相対場所ならびに速度の完全な判定を行うことさえ必要ではない場合がある。しかしながら、功を奏するために、受信機は、少なくとも、チャネルのチャネル応答パラメータを判定するために、少なくとも反射の主要な原因についての十分な情報、ならびに種々の時間遅延および周波数偏移の主要な原因についての十分な情報を取得するはずである。これらのチャネル応答パラメータは、受信機によって検出されるような実際の信号歪みを模倣する様式で、元のＯＴＦＳ信号バースト（１１０）を歪ませる演算子と見なされることができる。本質的に、チャネル応答パラメータは、元のＯＴＦＳ無線波形が種々のチャネル経路に沿って受信機まで進行するにつれて、チャネル構造がこれらの波形に行ったことを願わくば合理的に綿密に複製する、数学モデルと見なされることができる。

図１の場合、受信機および伝送機が両方とも静止していた場合には、チャネル応答パラメータは、単純に、元のＯＴＦＳ波形のｘ％が、ｃが光の速度である、［（距離１１４ａ＋距離１１４ｂ−距離１１２）］／ｃという時間係数によって遅延させられるとともに、反射器速度１０８の係数に従ってドップラ周波数偏移させられたことであろう。ここで、ｘ％は、部分的に、反射器１０６の無線反射係数の関数である。他の要因はまた、反射器（１０６）の相対配向、反射器１０６と伝送機１０２との間の距離、ならびに逆二乗の法則の式による伝送機１０２と受信機１０４との間の相対距離を含むであろう。

しかしながら、受信機および伝送機の相対場所ならびに速度等の付加的変数、ならびに独自の反射係数、速度、および相対場所を伴う他の反射器に合わせると、チャネル応答パラメータがすぐに非常に複雑になることに留意されたい。しかしながら、ＯＴＦＳ無線信号が時間遅延および周波数オフセットの反復パターンを有するように構築されるため、ＯＴＦＳシステムの一意の能力は、受信機が、現実の状況で少なくとも主要な信号歪み係数のチャネル応答パラメータの合理的に良好な推定値を入手することを可能にするために、十分な情報を含有するように、ＯＴＦＳ波形が構造化され得ることである。

いったんチャネル応答パラメータが取得されると、逆畳み込みパラメータを取得する次のステップ（特許出願第１３／４３０，６９０号で以前に議論され、再度、参照することによって本明細書に組み込まれる）は、事実上、歪んだ（例えば、チャネル応答パラメータ畳み込み）ＯＴＦＳ信号を元のＯＴＦＳ波形の少なくとも近似バージョンに戻すよう逆畳み込みまたは均等化する、逆演算子を本質的に判定すると見なされることができる。本質的に、チャネル応答パラメータが、ＯＴＦＳ波形に害を及ぼす悪い双子である場合、逆畳み込みパラメータは、害を解消する良い双子である。数学的に、２つは、同一のコインの２つの側面に似ており、すなわち、一方が他方の逆数であり、一方を把握することはまた、他方を推測することを可能にする。

工学用語では、信号の逆畳み込みは、多くの場合、「均等化」と称され、本均等化機能を果たすデバイス（ハードウェアであろうとプロセッサ上で作動するソフトウェアであろうと）は、多くの場合、等化器と称される。

厳密に言えば、随意のステップであるが、いくつかの実施形態では、鋭いパルス（例えば、パルスδのようなディラックのデルタ関数）または他の定義された記号もしくは記号のセット等の簡潔な一般的に知られている（例えば、伝送機および受信機の両方に知られている）較正入力信号をチャネルに提示することによって、通信チャネルのチャネル応答パラメータを判定することに役立つことが有用であり得る。本開示では、そのような定義された較正記号および信号は、「パイロット記号」および「パイロット信号」と称されるであろう。

チャネル応答パラメータ／逆畳み込みパラメータを判定することに役立つパイロット信号
いくつかの実施形態では、本システムは、少なくとも１つの定義された時間および周波数において、少なくとも１つの無線パイロット記号波形バーストの形態で少なくとも１つのパイロット記号を（通常はＯＴＦＳ波形を使用して）伝送するために、（通常は少なくとも１つの伝送機ベースのプロセッサを使用して）少なくとも１つの伝送機を使用するであろう。

本発明によると、可能性として考えられる２つの一般的タイプのパイロット記号があることに留意されたい。本発明の一形態または実施形態では、パイロット記号は、ＯＴＦＳデータ記号と同一のタイミング、周波数範囲、および一般的スペクトルタイミングに従って伝送されるが、それでもなお、パイロット記号が、伝送機において、全ての伝送された記号にわたって、かつ複数の時間および周波数の組み合わせにわたってスメアまたは分配されるという、一般的ＯＴＦＳデータ記号要件の対象とならないであろう。これは、概して、ここで議論される実施形態である。これらのＯＴＦＳパイロット記号（または伝送されるときの波形）は、代替的命名法では、「ＯＴＦＳ関連パイロット記号」と呼ばれ得る。

しかしながら、パイロット記号のうちの少なくともいくつかが、本システムがデータ記号を取り扱う方法と同様に本システムによって取り扱われる、すなわち、少なくともいくつかのパイロット記号が、ＯＴＦＳデータ記号と同様に、複数の時間および周波数にわたって伝送機によってスメアまたは分配される、本発明の第２の形態または実施形態も可能である。実際に、これらのＯＴＦＳパイロット記号は、ＯＴＦＳデータ記号とともにスメアまたは分配さえされ得る。本後者の方法は、本開示ではあまり一般的に議論されないが、本代替的アプローチは、ある有用性を有し、したがって、本発明のいくつかの実施形態でも使用されてもよい。本第２の実施形態では、代替的命名法において、パイロット記号は、「ＯＴＦＳ符号化パイロット記号」または「ＯＴＦＳ変調パイロット記号」と呼ばれ得る。

しかしながら、概して、本明細書の議論の殆どは、「ＯＴＦＳ関連パイロット記号」に焦点を合わせ、別様に規定されない限り、本明細書で議論されるパイロット記号および波形は、概して、ＯＴＦＳ関連パイロット記号であろう。

本方式では、少なくとも１つの無線パイロット記号波形バースト（例えば、１１０）の直接（例えば、１１２）および反射バージョン（例えば、１１４ｂ）は、少なくとも１つのチャネル畳み込みパイロット記号波形バースト（例えば、１１０および１１４ｂの混合物）として少なくとも１つの無線受信機（１０４）に到達する。

ここではＮ・Ｍ ＯＴＦＳデータフレーム（ここでは６×１０が描かれている）内にある、これらのパイロット記号波形バーストの一実施形態の実施例が、図２および３に示される。ここで、白い円が、ゼロエネルギーを伴うＯＴＦＳ時間および周波数ビンを表すことができる一方で、より濃い色の円は、パイロット記号または他のＯＴＦＳエネルギーおよびデータが、これらのＯＴＦＳ時間および周波数ビンの中で伝送されている、ＯＴＦＳ時間および周波数ビンを表すことができる。

図２（２００）では、１つの元のパイロット記号バースト（２０２）が、時間ゼロにおいて、（ある標準化基礎周波数に対して）ゼロＯＴＦＳ周波数偏移およびゼロドップラ偏移を伴って伝送機（１０２）によって伝送される。以前に議論されたように、本元のパイロット記号バースト（１１０、２０２）からのエネルギーの一部は、伝送機（１０２）と受信機（１０４）との間の距離に依存する、以降の時間「ｔ」において、経路（１１２）を介して受信機（１０４）まで直接進行してもよい。しかしながら、元のパイロット記号バースト（１１０、２０２）からのエネルギーの一部はまた、移動反射器（１０６）から反射してもよい。これらの波形が、受信機に到達するためにより長い距離を進行する（１１４ａ＋１１４ｂ）ため、反射波形は、後に到達する。本実施例では、反射器（１０６）がまた、速度（１０８）で移動しているため、反射波形はまた、それらが受信機（１０４）に到達する（２０８）時間によって周波数偏移させられる。したがって、受信機（１０４）によって検出されるような結果として生じるチャネル畳み込みパイロット記号波形は、直接波形（１１２、２０６）ならびにさらなる時間遅延および周波数偏移反射波形（１１４ｂ、２０８）の組み合わせとして表される。

しかしながら、近くのＯＴＦＳ時間および周波数ビンが透明に保たれる（すなわち、ゼロ信号または公知の基準信号が伝送される）場合には、チャネル応答パラメータおよび対応する逆畳み込みパラメータを判定するための受信機への計算的負担が、大いに低減（単純化）させられる。これは、予期しない信号エネルギーを有する各ＯＴＦＳ時間周波数ビンが、受信機によって、チャネルの構造のある側面の結果であると仮定されることができ、受信機がまた、少なくとも短い時間周期（おそらく、反射器１０６が移動している場合、ごく一瞬）にわたって、全てのＯＴＦＳ時間周波数ビン内の全ての信号が同一量まで歪まされるであろうことを仮定することもできるためである。

対照的に、図２（２１０）の場合のように、伝送機が全てのＯＴＦＳ時間および周波数ビン上の（受信機にとって）未知のＯＴＦＳ記号のみを伝送している場合に、受信機（例えば、受信機プロセッサ）への負担を考慮されたい。結果として、受信機（１０４）はまた、全てのＯＴＦＳ時間および周波数ビン上の（逆畳み込みされて解かれるまで）さらなる未知のチャネル畳み込みＯＴＦＳ記号のみを受信しているであろう（２１２）。これは、受信機プロセッサが行うことができる仮定を単純化する数を大いに削減し、したがって、計算の負担が、それに対応してより大きい。これは、依然として実行可能であり得る（実際に、第１３／４３０，６９０号等の以前の特許出願が、これを行う方法を以前に議論した）が、問題は、より複雑であり、エラーの可能性が、それに対応してより大きい。

したがって、本発明の少なくともいくつかの実施形態によると、伝送機は、（多くの場合、公知またはゼロのエネルギーＯＴＦＳ波形信号とともに、近くもしくは隣接するＯＴＦＳ時間周波数ビンにおいて同伴される）公知のパイロット記号を伝送することができる。本状況では、次いで、少なくとも１つの無線受信機（１０４）は、本少なくとも１つのチャネル畳み込みパイロット記号波形バースト（例えば、再度、直接信号１１２および反射信号１１４ｂの組み合わせから形成される、２０６ならびに２０８）を受信し、本少なくとも１つのチャネル畳み込みパイロット記号波形バーストを逆畳み込みするために、少なくとも１つのプロセッサ（公称上、受信機ベースのプロセッサ）を使用することができる。

次いで、（通常は受信機ベースの）プロセッサは、少なくとも１つの無線伝送機（１０２）と少なくとも１つの無線受信機（１０４）との間にあり、それらを囲繞（例えば、接続）する、多次元データチャネル（１００）のチャネル応答パラメータを自動的に判定することができる。

次いで、受信機は、これらのチャネル応答パラメータが、少なくともある時間周期（少なくともごく一瞬）にわたって安定するであろうことを仮定し、対応する逆畳み込みパラメータを計算するために、これらのチャネル応答パラメータを使用し、したがって、事実上、これらおよび他の受信されたチャネル畳み込みＯＴＦＳ波形バーストをさらに逆畳み込みするために、これらのチャネル応答パラメータ（または対応する逆畳み込みパラメータ）を使用することができる。

したがって、図３を考慮されたい。本図では、Ｎ・Ｍ行列（３００）の一部（３０２）は、パイロット記号ならびにいくつかの周囲の透明ＯＴＦＳ時間および周波数ビンのために、伝送機および受信機によって留保されており、一部（３０４）（ここでは正方形の６×６行列）は、標準ＯＴＦＳデータ記号を伝送するために留保されている。したがって、伝送機（１０２）は、定義されたＯＴＦＳ時間および周波数ビンにおけるパイロット信号（３０６）、ならびに複数の異なる時間および周波数ビン（３０４）における正常ＯＴＦＳデータ記号の６×６行列の両方を伝送する。次いで、ＯＴＦＳ信号（１１０）は、以前にように、経路１１２ならびに１１４ａおよび１１４ｂに従ってデータチャネル（１００）を通って通過し、したがって、これらの信号（３１０）の畳み込み形態は、受信機（１０４）によって受信される。

しかしながら、ここで、受信機（１０４）は、最初に、チャネル畳み込みパイロット記号波形バースト（例えば、再度、直接信号１１２および反射信号１１４ｂの組み合わせから形成される、３１６ならびに３１８）を分析することによって、パイロット記号チャネル畳み込みパラメータについて解くことができる。プロセッサは、適切な逆畳み込みパラメータを判定し、次いで、それらを残りの受信されたＯＴＦＳ信号（３１４）に適用することができる。

エラー検出方法
いくつかの実施形態では、また、１つまたはそれを上回る異なるエラー訂正方法を実装することも望ましくあり得る。ここでは、例えば、伝送されたＯＴＦＳ記号のうちの少なくともいくつかは、エラー検出またはエラー訂正および訂正ＯＴＦＳ記号であり得る。ここで、非常に単純なパリティビットであり得るが、多くの場合、少なくともある程度の冗長性およびエラー訂正も可能である、より複雑なエラー検出コードであろう、種々のエラー検出方式が使用されることができる。これらの方式は、エラー訂正コード（ＥＣＣ）を伴う順方向エラー訂正（ＦＥＣ）コード、自動反復要求（ＡＲＱ）を伴う逆方向エラー検出方式、および同等物を含むことができる。チェックサム、ハッシュ関数、周期的冗長性チェック、ならびにハイブリッドＡＲＱ（例えば、種々のＡＲＱおよびＦＥＣコードの組み合わせ）等のハイブリッドエラー方式等の種々の方式もまた、使用されることができる。リード・ソロモンコード、ターボコード、低密度パリティチェックコード（ＬＤＰＣ）、および他の方式等の方法もまた、使用されてもよい。

典型的には、伝送機（１０２）は、伝送されようとしているデータを分析するために、その伝送機プロセッサを使用し、同様に含まれる種々のエラー訂正ＯＴＦＳ記号とともに、データをＯＴＦＳ記号として伝送するであろう。受信機は、多くの場合、種々の伝送されたＯＴＦＳ記号のうちの少なくともいくつかが受信された後に、例えば、ＯＴＦＳ記号伝送エラーが所定の最大許容エラーレベルを超えているときを検出するために、エラー検出またはエラー訂正ＯＴＦＳ記号を使用するように、少なくとも１つの受信機プロセッサを使用するであろう。通常、そのような高いレベルのエラー（例えば、最大許容エラーレベルを超える）は、チャネル応答パラメータ（および対応する逆畳み込みパラメータ）が準最適になったというインジケータとして解釈されることができる。

例えば、移動反射器（１０６）が、その速度（１０８）により、経時的に位置を変化させていてもよい、図１を考慮されたい。本システムは、図２および３に図示される方法に従って、早期時点で多次元データチャネル（１００）のチャネル応答パラメータ（例えば、２０６、２０８または３１６、３１８によって判定される）を十分に特徴付けた場合がある、最初に（おそらく、数秒またはごく一瞬前に）伝送された１つまたはそれを上回るパイロット記号（２０２、３０６）を有してもよい。しかしながら、ここでは、おそらく数秒またはごく一瞬後に、反射器（１０６）は、（例えば、２０６、２０８または３１６、３１８によって判定されるような）以前のチャネル応答パラメータがもはや正確ではないように、位置または速度を十分に変化させていてもよい。これが際立つであろう第１の方法のうちの１つは、エラー検出またはエラー訂正ＯＴＦＳコードのエラーが、事前設定された限界を超え始めているエラーを報告していることを、システムのエラー検出／エラー訂正方式が報告するときである。

受信機は、次いで、チャネル応答パラメータが現在、準最適であることを判定するために、本情報を使用することができる。種々のタイプの是正措置が、可能である。受信機（１０４）自体は、伝送機（１０２）とのさらなる通信を伴わずに、自然にチャネル応答パラメータを再計算し、低減した量のエラーを伴うパラメータの代替的セットを探そうとすることができる。代替として、または加えて、受信機（１０４）はまた、１つまたはそれを上回る新しいパイロット記号を伝送する（例えば、図２−３で以前に示されたプロセスを更新する）ように要求を伝送機（１０２）に伝送することもでき、これは、受信機が、再度、反射器（１０６）の現在場所および速度にとってより適切である、チャネル応答パラメータ（および対応する逆畳み込みパラメータ）の新しいセットを計算することを可能にするであろう。さらに別の方式として、受信機（１０４）はまた、受信機のエラーコード結果を伴って、または伴わずに、チャネル応答パラメータのその現在のセットを伝送機（１０２）に送信することもできる。伝送機は、順に、伝送機のＯＴＦＳ変調方式または他の変数（例えば、ＭＩＭＯアンテナ構成、バースト特性、エラーコード、偏光、および議論されるような他の方式）も変更するために、受信機が何を検出しているか（例えば、受信機チャネル応答パラメータおよび関連エラー）という知識を利用し得る。

本後者の場合、反射器（１０６）の特定の場所または速度により、あるＯＴＦＳ時間遅延または周波数偏移、もしくは時間遅延または周波数偏移の組み合わせが、異常に良好または異常に不良のいずれかであることが分かったと想定されたい。伝送機は、種々の時間偏移および周波数偏移の問題のある組み合わせを回避するように、または代替として、種々の時間偏移および周波数偏移の異常に良好な（例えば、干渉が低減した）組み合わせを支持するようにのいずれかで、ＯＴＦＳ時間偏移および周波数偏移の種々の組み合わせを選択するために、受信機の伝送されたチャネル応答パラメータおよび対応するエラーコードを利用することができる。

いずれの場合も、これらの実施形態のうちの少なくともいくつかでは、エラーコードは、チャネル応答パラメータが準最適であることを、受信機または伝送機のいずれか一方、もしくは伝送機および受信機の両方に自動的に知らせるため、ならびに上記で議論される措置等の種々のタイプの是正措置を開始するために使用されることができる。

代替として、および／または加えて、エラー検出もしくはエラー訂正コードはまた、他のＯＴＦＳ記号のエラーを自動的に訂正するために、エラー検出またはエラー訂正ＯＴＦＳ記号を使用するように、受信機によって（通常は少なくとも１つの受信機プロセッサを使用して）使用されることができる。

異なるＯＴＦＳバーストタイプおよびデータフレームタイプのインターリービング
ＯＴＦＳシステムは、部分的に、データチャネルの構造をより良好に特徴付け、チャネル応答パラメータおよび対応する逆畳み込みパラメータをより良好に推定するために、ＯＴＦＳ波形のバーストを使用する、エコー場所の修正された形態によって動作する。ここで、種々のＯＴＦＳ無線波形バーストの時間の長さ、ならびにＯＴＦＳ記号が以降の伝送のために種々のデータフレームにパッケージ化され得る種々の方法の側面のうちのいくつかが、さらに詳細に議論されるであろう。

一般的規則として、多くの場合、複数の相互直交時間偏移ならびに周波数偏移無線ＯＴＦＳ波形バーストは、本システムによって（多くの場合、ある時は、受信機から取得される情報を使用して、自動的に伝送機のプロセッサによって）変動させられ、選択されることができる。ＯＴＦＳ波形バーストが選択され得る方法のうちのいくつかは、システムの所望の待ち時間（例えば、本システムがどれだけ速く伝送機と受信機との間で有用なデータを伝送することができるか）、ＯＴＦＳ波形に割り付けられる帯域幅（ここでは、連邦通信委員会（ＦＣＣ）等の政府機関によって許可される帯域幅等の規制上の考慮が高度に関連し得る）を含むことができる。以前に議論されたように、ＯＴＦＳ波形はまた、観察または予測されたチャネル応答パラメータに従って変動させられてもよい。

ここでは、必ずしも「汎用的」基準があるわけではなく、同一の伝送機（１０２）と同一の受信機（１０４）との間の通信セッション内でさえも、いくつかのＯＴＦＳ記号が、第１の選択基準のセットに従って伝送されてもよい一方で、他のＯＴＦＳ記号は、異なる選択基準のセットに従って伝送されてもよい。

例えば、いくつかの実施形態では、複数の相互直交時間偏移および周波数偏移無線ＯＴＦＳ波形バーストは、所望の伝送待ち時間および／または該通信チャネル内の反射器の空間分布等の種々の要因に従って変動し得る、バースト持続時間βｔによって特徴付けられてもよい。例えば、待ち時間が問題ではなく、通信チャネル内に比較的少ない反射器（１０６）がある場合、時間の長さβｔを伴う中間の各バーストが、通常、データが殆どまたは全く伝送されていない、いくらかの平穏時間δｔであろうため、より長いバースト持続時間を選定することが望ましくあり得る。したがって、より長いバーストを選定することは、平穏時間δｔを最小限にすることに役立ち得る。代替として、データチャネル内に多くの反射器（１０６）がある場合、またはより少ない待ち時間が好ましい場合、たとえビット毎秒単位の全体的データ伝送速度がより低くあり得ても、本システムがチャネル応答パラメータをより良好に特徴付けることに役立つために、短いバースト時間βｔを使用することが、より重要であり得る。

同様に、バーストの周波数帯域幅（例えば、バースト周波数帯域幅）δｆもまた、変動させられることができる。政府規制および商業的考慮に従ってこれを変化させることに加えて、バースト周波数帯域幅はまた、通信チャネル内の種々の受信機、伝送機、および反射器の速度ならびに場所の予測または観察された分布等の要因に従って、本システムによって（多くの場合、自動的に）変動させられてもよい。

各ＯＴＦＳバーストが複数の時間偏移および周波数偏移ＯＴＦＳ波形から成るであろうことに留意されたい。ＯＴＦＳ信号バースト内の周波数偏移波形の範囲（したがって、周波数帯域幅δｆ）を増加させることは、伝送機、受信機、および反射器のより広い範囲の速度を検出し、それに応答する本システムの能力を向上させるであろう。地上使用のみのために最適化される、非常に制約されたＯＴＦＳシステムは、例えば、約０〜＋／−１００マイル毎時の速度によって引き起こされるドップラ偏移に適応するように設計される、周波数偏移の範囲のみを使用し得る。これは、＋／−６００＋毎時速度で進行する、高速飛行する飛行機（伝送機、受信機、または反射器のいずれか一方の役割を果たす）によって引き起こされる、ドップラ偏移を無視するように意図的に設計され得る。

同様に、地方使用のために最適化されるＯＴＦＳシステムは、伝送機、受信機、および反射器の間のはるかに長い距離（および光の速度が課された時間遅延の対応する範囲）（例えば、１０マイル、２０マイル、３０マイル、またはそれを上回る）に適応するように設計され得る。ここでは、反射器の密度は、低く、関与する（光の速度による）時間偏移は、より高くなるであろう。本状況のために最適化する１つの方法は、（本データチャネル構造に関与する長距離により必要とされる）より長い時間の範囲にわたって拡散される、より少数の周波数偏移を使用すること、または遠隔受信機、伝送機、および反射器からの遅延信号ならびにエコーが適切に検出されて分析されることができるように、バーストの間のより長い時間間隔を採用することであってもよい。

対照的に、都市使用のために最適化されるＯＴＦＳシステムは、反射器の高い密度（例えば、都市ブロックにつき多くの建造物）および伝送機と受信機との間のより低い信号経路長（例えば、１、２、３マイル）および反射器に適応するように設計されてもよい。ここで、バーストは、より多数のより短い時間偏移を使用し得る（これは、密接に離間した反射器を区別するためのより優れた能力を本システムに与えることができる）が、長距離動作の必要性が少ないため、バースト間の分離時間は、より短くあり得る。

加えて、バーストにつき伝送されるＯＴＦＳデータ記号の数もまた、本システムによって変動させられることができる。伝送されたＯＴＦＳ記号の数は、例えば、βｔおよび／またはδｆのいずれか一方に従って変動してもよい。ここで、再度、βｔおよび／またはδｆバースト特性は、チャネル応答パラメータ、所望の伝送待ち時間、ならびにバーストにつき伝送されるＯＴＦＳデータ記号の所望の数を含む、種々の考慮事項に従って、本システムによって（再度、多くの場合、少なくとも１つのプロセッサおよび好適なソフトウェアを使用して自動的に）選択されることができる。

多重入力および多重出力（ＭＩＭＯ）アンテナ方式
ＭＩＭＯ（例えば、種々の多重入力および多重出力（ＭＩＭＯ）アンテナ方式）が、数年にわたって、多くの場合、種々のビーム形成目的で、無線通信方法のために使用されてきた。基本的概念は、好ましい方向に無線信号を指向する（例えば、受信機または伝送機の方向により多くの無線エネルギーを集中させる）ために、空間的に分離された伝送アンテナ、受信アンテナ、または両方のいずれか一方のアレイを使用することである。

いくつかの従来技術の方法はまた、受信機と伝送機との間にあり、それらを囲繞（例えば、接続）する、チャネル状態情報のある種類の知識に依拠する。ここでは、例えば、受信機が（任意の方法によって）ある方向に位置することが分かっている場合には、伝送機は、受信機の方向にそのビームを形成するように事前コード化されることができる。

以前に議論されたＯＴＦＳ概念は両方とも、概して、種々のＭＩＭＯアンテナ構成および方式と高度に互換性があり、実際に、ＭＩＭＯと組み合わせられたとき、従来技術の無線通信変調方式およびＭＩＭＯ方式のみを使用して以前に可能であったよりも高いレベルの性能を達成するために、使用されることができる。

以前に議論されたように、ＯＴＦＳ方法が、データチャネルの基礎的構造を可能にし、多くの場合、時間の関数として、チャネル応答パラメータへのその対応する影響が非常に正確に判定されることを可能にするため、本チャネル応答パラメータデータは、本システムの能力を大いに増進するように、ＭＩＭＯ方法と組み合わせられることができる。

ＯＴＦＳ無線波形の空間分布を成形するためにＭＩＭＯを使用する
図４は、図１（１００）で以前に示された抽象的多次元データチャネルモデル（４００）のより複雑なバージョンを示す。ここで、伝送機（１０２ｍ）は、波形の１つのセット（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ）が各アンテナ（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ）に由来する、複数のＯＴＦＳ波形として、複数のＯＴＦＳ記号を伝送する、４つの空間的に分離されたアンテナを伴うＭＩＭＯ伝送機である。ここで、ＯＴＦＳ ＭＩＭＯ伝送機は、優先的に受信機（１０４）の方向に無線ＯＴＦＳ波形を指向するビーム（４０２ａ）を形成するよう、段階的配列で波形の４つのセットを輸送するように構成されている。速度（１０８）で移動する無線反射器（１０６）は、直接経路（１１２ａ）および１つまたはそれを上回る反射経路（１１４ａ、１４ｂ）と同様に、図１の通りのままである。

しかしながら、図１と異なり、第２の反射器（反射器２）（４０６ａ）が、ＭＩＭＯ伝送機と受信機（１０４）との間の直接経路（１１２ａ）を最終的に遮断するであろう（しかしまだ遮断していない）方向（４０８）に移動していると仮定するか、または代替として、ＭＩＭＯ伝送機（１０２ｍ）もしくは受信機（１０４）のいずれか一方が、再度、反射器２に直接経路１１２ａを最終的に遮断させる（しかしまだ遮断させていない）よう、反射器２（４０６ａ）の方向に移動していると仮定されたい。

図４では、ＯＴＦＳシステムが、図２および３で以前に議論された方法に従ってパイロット信号を使用していた場合には、反射器２が依然として遠く離れすぎているため、本システムにいかなる実質的な影響も及ぼすことができないと仮定して、次いで、受信機（１０４）によって検出されるような結果として生じるチャネル畳み込みパイロット記号波形は、図２および３の通りに、依然として、直接波形（１１２ａ、４１６）ならびに時間遅延および周波数偏移反射波形（１１４ｂ、４１８）の組み合わせとして表されることができる。ここでは、おそらくＭＩＭＯビーム形成により、（４１８）の強度は、図１および３より少し低くあり得るが、そうでなければ、状況は、図１ならびに図２および３で以前に示されたものと同じようなものである。

次いで、本構成では、少なくとも１つの無線伝送機（ここでは１０２ｍ）および／または無線受信機（１０４または図６の１０４ｍのいずれか一方）は、概して、無線伝送機もしくは無線受信機の場所の上または付近で異なる場所に位置付けられた複数のアンテナを有する。ここで、これらの複数のアンテナは、それらのそれぞれの無線伝送機または無線受信機と同一の速度を共有すると仮定されたい。

加えて、標準ＭＩＭＯ機能性に加えて、本システムは、例えば、新規のＭＩＭＯ機能を行うために、これらの複数のアンテナを使用することによって、増進したＯＴＦＳＭＩＭＯ機能性を果たすことができる。例えば、本システムは、多次元データチャネル（４００）のチャネル応答パラメータを判定するために、前述の方法（例えば、パイロット記号バーストおよび同等物）を使用することができる。例えば、受信機（１０４）は、（例えば、４１６、４１８から取得される）その観察されたチャネル応答パラメータを伝送機（１０２ｍ）に返送し得、伝送機（１０２ｍ）は、ＭＩＭＯ成形ビーム４０２ａに従って、直接経路（１１２ａ）に沿ってより多くの無線エネルギーを送信するように、そのＭＩＭＯアンテナ（１１０ａ−１１０ｄ）をさらに指向するために、これらを使用することができる。代替として、受信機（１０４）がＭＩＭＯ受信機である場合には、受信機はまた、直接経路（１１２ａ）の方向に沿って、より高い感度を有するために、その複数のアンテナを使用し得る。

いずれの場合も、ＯＴＦＳ ＭＩＭＯシステムは、少なくとも伝送または受信された無線波形バーストの空間分布を成形するために、チャネル応答パラメータを使用することができる。

ＭＩＭＯを増進する（およびＭＩＭＯと良好に相乗作用する）ために、どのようにしてＯＴＦＳ技法が使用され得るかを実際に確認するために、ここで、どのようにしてＯＴＦＳ ＭＩＭＯシステムが図５に示される異なる状況で動作し得るかを考慮されたい。

図５では、第２の反射器（現在４０６ｂと呼ばれている）が、ＭＩＭＯ伝送機（１０２ｍ）と受信機（１０４）との間の直接経路（１１２ａ）を遮断するように移動したか、または代替として、ＭＩＭＯ伝送機（１０２ｍ）もしくは受信機（１０４）が、反射器（４０６ｂ）が伝送機（１０２ｍ）と受信機（１０４）と間の直接経路（１１２ａ）を現在遮断しているように移動したかのいずれか一方である。開放したままである唯一の経路、または少なくとも主要な経路は、ＭＩＭＯ伝送機（１０４ｍ）からの信号が反射器１（１０６）から反射されており、反射器１の速度（１０８）により、時間遅延させられるとともにドップラ周波数偏移させられる、経路（１１４ａ、１１４ｂ）である。

図２および３について以前に議論されたように、多次元データチャネル（４００）の構造のこれらの変化は、ＯＴＦＳ方法を使用して非常に知的に分析され得ることに留意されたい。例えば、ＯＴＦＳパイロット記号バースト技法は、以前に直接経路（１１２、１１２ａ）に対応したＯＴＦＳ時間偏移および周波数偏移ビン（３１６）において受信されているエネルギーが殆どないことを示すであろうが、依然として比較的強いＯＴＦＳ信号が、時間遅延および周波数偏移反射波形（１１４ｂ、３１８）に従って受信されている。そのような方法の感度は、特定の経路上の信号の全損失にさらに先立って問題を検出するために、種々のエラーコードおよびエラー検出閾値を使用することによって、さらに向上させられることができる。

ここで、ＯＴＦＳシステムは、種々の方法で、これらのチャネル畳み込みパイロット記号波形からの情報を使用することができる。一実施形態では、受信機（１０４）は、再度、（例えば、３１６、３１８によって判定されるような）その観察されたチャネル応答パラメータをＭＩＭＯ伝送機（１０４ｍ）に伝送してもよく、次いで、ＭＩＭＯ伝送機（１０４ｍ）は（多くの場合、伝送機プロセッサを使用したチャネル応答パラメータの好適な分析後に）、反射器（１０６）からの反射および間接経路（１１４ａ、１１４ｂ）の使用を支援するために、ビーム（４０２ｂ）の方向を偏移させるようにＭＩＭＯアンテナ（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ）およびＯＴＦＳ波形を指向することができる。

代替として、図６に示されるように、受信機（１０４ｍ）が、独自の複数のアンテナのセットを伴うＭＩＭＯ受信機である場合には、受信機（１０４ｍ）（通常、少なくとも１つの受信機プロセッサによって制御される）は、それ自体がチャネル応答パラメータを直接分析し、反射器１（１０６）および間接経路（１１４ｂ）に向かった方向に優先的感度（６０２）を有するように独自の受信機ＭＩＭＯアンテナ（６００）を構成することができる。当然ながら、受信機および伝送機が両方ともＭＩＭＯアンテナを有し、両方が無線伝送の最適なビームおよび無線受信の最適な方向を形成するためにＭＩＭＯ方法を使用する場合に、さらに良好な結果が取得され得る。

エラー検出技法、チャネル応答パラメータ技法、パイロット信号、および同等物の種々の組み合わせによって検出されるように、いったん干渉反射器２（４０６ｂ）が定位置から出て移動すると（これは、わずか数秒後、またはさらに迅速であり得る）、次いで、本システムは、図４に示される以前の構成、または最も適宜に他の構成に戻るようそれ自体を動的に再構成することができる。実際に、多くの場合、チャネル応答パラメータの変化に応答して１秒につき複数回、それ自体を継続的に再構成することによって、ＯＴＦＳシステムは、信号フェージングを防止するように、ならびに広範囲の不利な常に変化するチャネル構造にわたって高品質信号獲得を確実にしようとするように、積極的な手段を講じることができる。同時に、本システムが、チャネル応答パラメータおよび多次元データ課題の構造について連続的な高品質知識を有するため、満足度の低い従来技術の統計的方法を使用する必要性が、低減させられ、または排除されることができる。

異なるＭＩＭＯアンテナからの異なるストリーム
いくつかの実施形態では、ビーム成形用途にＭＩＭＯを使用することに加えて、または代替としてのいずれかで、ＯＴＦＳシステムの異なるＭＩＭＯアンテナのうちの少なくともいくつかが、多くの場合、同時基準で、異なるＯＴＦＳ波形バーストを伝送および／または受信するために使用されてもよい。これらの方法は、所与の時間周期にわたってより多くのデータを送信するために、ＯＴＦＳシステムの能力を送信するように使用されることができる。

本アプローチの１つの自然な用途は、例えば、複数のＯＴＦＳを装備した携帯電話と通信するＯＴＦＳ携帯電話中継塔（例えば、セルサイト、携帯電話の基地局、ベーストランシーバ基地局、基地局、基地局サイト、および同等物）であり得る。本具体的実施例では、携帯電話中継塔は、複数のアンテナを有してもよいが、ＯＴＦＳを装備した携帯電話（例えば、手持式の携帯電話）のうちの少なくともいくつかが、１つだけのアンテナを有してもよい一方で、他のＯＴＦＳを装備した携帯電話（例えば、車両に搭載された携帯電話）はまた、独自の複数のアンテナを伴うＭＩＭＯデバイスであってもよい。

本実施形態では、概して、無線伝送機および／または無線受信機のいずれか一方が、複数のアンテナ（したがって、ＭＩＭＯ指定）を有するであろう。これらの種々の複数のＭＩＭＯアンテナのうちの少なくともいくつかは、無線伝送機および／または受信機の上もしくは付近で異なる場所に位置付けられるであろう。これらの複数のＭＩＭＯアンテナは、それらのそれぞれの関連無線伝送機または無線受信機の同一の速度を有するであろう。

（伝送機または受信機のいずれか一方における）これらの複数のアンテナはさらに、少なくとも第１のアンテナのサブセットおよび第２のアンテナのサブセットに分割されることができる。ここで、本システムは、第１の複数のアンテナのサブセットが、第１の無線ＯＴＦＳ波形バーストのセットを伝送または受信し、第２のアンテナのサブセットが、（多くの場合、同時に）第２のＯＴＦＳ波形バーストのセットを伝送また受信することができるように、構成される。第１の無線ＯＴＦＳ波形バーストのセットは、典型的には、第２の無線ＯＴＦＳ波形バーストのセットと異なるであろう。

本後者のアプローチは、依然として、以前に議論されたＭＩＭＯビーム成形アプローチと互換性があり得ることに留意されたい。例えば、２つの異なる遠隔ＯＴＦＳ携帯電話と通信する８つのアンテナを伴うＯＴＦＳ携帯電話中継塔を考慮されたい。ＯＴＦＳ携帯電話中継塔は、例えば、ＭＩＭＯビーム成形技法を使用して通信するように、そのアンテナのうちの４つを一度に区分化し得、第１のＯＴＦＳ携帯電話が、ＭＩＭＯビーム成形技法を使用して同時に通信するように、４つのアンテナの異なるセットを同時に区分化しながら、第１の無線ＯＴＦＳ波形バーストのセットを使用し、第２のＯＴＦＳ携帯電話が、第２の無線ＯＴＦＳ波形バーストのセットを使用する。同一の携帯電話中継塔は、おそらく数秒後に、１つのＭＩＭＯアンテナを各異なるＯＴＦＳ携帯電話に割り付けること等によって、次いで、８つの異なるＯＴＦＳ携帯電話に同時に通信するために、そのＭＩＭＯアンテナを動的に再構成し得る。

本用途でも、チャネル応答パラメータ、エラー検出および訂正、ならびに同等物を判定する種々のＯＴＦＳ概念はさらに、手近の特定の状況を取り扱うための最適な組み合わせを考え出すように、ＭＩＭＯアンテナの割付、ＯＴＦＳ時間偏移、ＯＴＦＳ周波数偏移、ＯＴＦＳバースト長、ＯＴＦＳバースト帯域幅、ならびに同等物を知的に最適化するために、ＭＩＭＯ ＯＴＦＳ伝送機および／またはＭＩＭＯ ＯＴＦＳ受信機によって使用されることができる。

ＭＩＭＯ全二重動作
本明細書に開示されるＯＴＦＳ概念は、一方向通信（一方向のみ）、半二重通信（例えば、両方向であるが一度に一方向のみの通信）、および全二重通信（例えば、同時に両方向の通信）の両方に使用されることができる。ここでは、いくつかの全二重実施形態をさらに詳細に議論する。

１つの全二重動作の実施形態では、無線伝送機および無線受信機の少なくとも１つのセットが、第１の全二重デバイスにおいて構成され、無線伝送機および無線受信機の少なくとも１つのセットが、第２の全二重デバイスにおいて構成される。

ここでは、少なくとも第１の二重デバイス（例えば、携帯電話中継塔）は、第１の全二重デバイスの上または付近で異なる場所に位置付けられた複数のアンテナを伴うＭＩＭＯデバイスである（例えば、携帯電話中継塔は、複数のアンテナを有してもよい）。これらの複数のＭＩＭＯアンテナは、多くの場合、本第１の全二重デバイスの同一の速度を共有するであろう（例えば、携帯電話中継塔が静止している場合、典型的には、ＭＩＭＯアンテナが静止している）。

しかしながら、代替実施形態では、回転アンテナおよび同等物等のＭＩＭＯアンテナが独自の移動を有し得る、他のＭＩＭＯアンテナ構成も考慮されることに留意されたい。しかしながら、本議論では、我々は、「静止」実施形態（例えば、それらの関連伝送機／受信機と同一の速度を共有するＭＩＭＯアンテナ）に焦点を合わせるであろう。

ここでは、第１の二重デバイスの無線伝送機および無線受信機はそれぞれ、第１の二重デバイスのＭＩＭＯアンテナ（複数のアンテナ）のうちの少なくともいくつかに連結される。第１の全二重デバイスはさらに、デバイスの独自の無線伝送機と無線受信機との間の干渉を軽減するよう、その複数の（ＭＩＭＯ）アンテナとその無線伝送機および無線受信機との間の連結を自動的に制御するように（通常、好適なソフトウェアを用いたプロセッサ制御下で）構成されるであろう。

これは、多くの場合、第１のデバイスの伝送機および受信機が、同時に第２の全二重デバイスに伝送し、そこから受信しているであろうため、重要である。したがって、第１のデバイスの伝送機が第１のデバイスの受信機に干渉する（例えば、クロストークを有する）ことが望ましくない。しかしながら、本「クロストーク」は望ましくないが、例えば、「クロストーク」を最小限にするように第１の全二重デバイス受信機の感度を低くすることによって、クロストークを軽減する単純な方法はまた、第２の全二重デバイス伝送機等の外部伝送機から信号を拾い上げる第１の全二重デバイス受信機の感度も低くするという望ましくない効果も有するであろう。

したがって、問題は、クロストークを最小限にする一方で、同時に、第２の全二重デバイスの伝送機から伝送を受信しながら、第１のデバイスの受信機の感度も最適化することである。本発明によると、これらの問題は、以下を含む、種々の方法によって対処されることができる。

第１の全二重デバイスの複数の（ＭＩＭＯ）アンテナの場所の分布を配列することによって、伝送および受信アンテナの間の結合を制御すること。例えば、これは、伝送アンテナからさらに遠くに受信アンテナを位置付け、間に他のＭＩＭＯアンテナまたは他の構造を伴って伝送アンテナを散在させ、伝送アンテナおよび受信アンテナを囲繞（接続）することによって、行われることができる。

代替として、または加えて、（電気的構成要素を動的に再構成すること、さもないと継続的に操作することのいずれかによって）第１の全二重デバイスの複数の（ＭＩＭＯ）アンテナと第１の全二重デバイスの無線伝送機または受信機のうちの少なくとも１つとの間の無線周波数（ＲＦ）もしくは電気的結合を制御することによって、伝送および受信アンテナの間の結合を制御すること。

また、第３の代替案として、代替として、または加えて、第１の全二重デバイスの複数の（ＭＩＭＯ）アンテナを往復するＲＦ信号を増幅およびデジタル化し、伝送および受信アンテナの間の干渉／クロストークをデジタルで軽減するために、少なくとも１つのプロセッサ（例えば、デジタル信号プロセッサ）を使用すること。

ここでは、例えば、伝送機が全二重デバイスにおいて伝送するとき、伝送機と受信機との間に潜在的直接経路があるだけでなく、干渉／クロストークにも寄与し得る、近くの構造からのエコー反射等の種々の間接経路もある。ここでは、本発明のＯＴＦＳ方法はまた、これらの種々のエコー反射の状態を監視するために使用されることもできる。したがって、本発明のいくつかの全二重実施形態によると、ＯＴＦＳ方法由来のチャネル応答パラメータおよび均等化方法は、伝送および受信アンテナの間の干渉／クロストークをデジタルで軽減するために使用されることができる。いくつかの実施形態では、本デジタル軽減は、伝送機からの干渉／クロストークによって引き起こされる歪みについて、受信された信号を訂正するように構成される等化器を構成するために、ＯＴＦＳ方法由来のチャネル応答パラメータを使用することによって、行われてもよい。

代替として、または加えて、ＯＴＦＳ方法によって取得されるチャネル応答パラメータ情報は、クロストークを引き起こしている、より厄介なエコー反射のうちの少なくともいくつかを軽減することに役立つために、ＯＴＦＳ伝送機によって使用されてもよい。ここでは、伝送および受信アンテナの間の干渉／クロストークのデジタル軽減は、エコー反射を引き起こす、より厄介な干渉／クロストークのうちの少なくともいくつかを軽減する様式で、ＯＴＦＳ伝送機の伝送を「事前コード化」するために、ＯＴＦＳ由来のチャネル応答パラメータを使用することによって、行われることができる。

したがって、本後者の実施形態では、無線伝送機および無線受信機のうちの少なくとも１つは、第１の全二重デバイスとして構成され、無線伝送機および無線受信機のうちの少なくとも１つは、第２の全二重デバイスとして構成されるであろう。少なくとも第１の全二重デバイス等のこれらのデバイスのうちの少なくとも１つに関して、本デバイスはまた、（上記で議論される他の技法に加えて）結合（クロストーク）をさらに制御し、独自の無線伝送機と無線受信機との間の干渉を軽減することに役立つために、ＯＴＦＳ方法を使用することもできる。同時に、本第１のデバイスは、依然として第２の全二重デバイスに伝送しながら、第２のデバイスの伝送機からの信号に対する第１のデバイスの受信機感度を維持することができる。ここでは、以前のように、第１のデバイスと第２のデバイスとの間のチャネル応答パラメータを取得することに加えて、またはその代わりのいずれかで、「自己チャネル応答パラメータ」を取得するためにＯＴＦＳ方法も使用することによって、本結合（クロストーク）を制御するという発想である。これらの「自己チャネル応答パラメータ」は、第１のデバイスの無線伝送機と第１のデバイスの独自の無線受信機との間を進行するＯＴＦＳ波形バーストのチャネル応答パラメータである。いったんこれが取得されると、第１のデバイスは、例えば、本質的に「自己均等化」または「自己事前コード化」を行い、本結合（クロストーク、干渉）をデジタルで軽減するために、その少なくとも１つのプロセッサおよび自己チャネル応答パラメータを使用することができる。

改良型チャネル応答パラメータ判定のために偏光ＯＴＦＳ波形を使用する
本ＯＴＦＳ通信目的で使用される無線波（例えば、電波）を含む、全ての電磁波は、ある程度偏光されるが、多くの場合、種々の偏光方向は、一貫性がなく、したがって、無線波の正味偏光は、最小限であり得る。

しかしながら、偏光の１つの興味深い有用な側面は、偏光電磁波（無線信号）が種々の表面から反射するときに、反射無線信号の偏光が、反射表面の性質、および状況の幾何学形状（例えば、種々の入射および反射角）等の他の要因に応じて、着信無線信号の偏光と異なり得ることである。

本明細書に開示されるＯＴＦＳ技術の場合、偏光が異なる反射材料および異なる反射の幾何学形状によって変更され得る事実はさらに、多次元データチャネルの構造に関するなおもさらなる情報を提供するために、ならびに多次元データチャネルのチャネル応答パラメータに関するなおもさらなる情報を提供するために、活用されることができる。

本偏光増進型実施形態では、ＯＴＦＳ伝送機（例えば、１０２）は、少なくとも１つの偏光方向に従って、偏光した最初に伝送されたＯＴＦＳ波形バーストを伝送する。しかしながら、ここでは、種々の無線反射器（例えば、１０６）のうちの少なくともいくつかが、種々の時間遅延およびドップラ周波数偏移反射無線ＯＴＦＳ波形バーストの偏光を変更する、偏光変更無線反射器でもあると仮定されたい。通常、本偏光変更は、第１の反射器偏光演算子に従うであろう。本偏光変更が、伝送機、受信機、およびおそらく他の反射器の相対角度にも敏感であるため、いくつかの実施形態では、本演算子は、偏光テンソルであってもよいが、単純性および一般性のために、我々は、これを第１の反射器偏光演算子と称する。

本偏光増進型実施形態では、ＯＴＦＳ受信機（例えば、１０４）はさらに、受信された畳み込みＯＴＦＳ波形バーストにおいて種々の偏光方向を検出するように構成されてもよい。本偏光は、受信されたバーストの全体を通して一様ではない場合があるが、データチャネルの構造に応じて、バーストのいくつかの周波数領域および時間領域中で変動し得ることに留意されたい。

したがって、最初に伝送されたＯＴＦＳ波形バーストが１つの無線反射器から反射するとき、最初に伝送されたＯＴＦＳ波形バーストのうちの少なくともいくつかもまた、（例えば）本第１の反射器偏光演算子に従って、偏光偏移させられてもよい。

次いで、ＯＴＦＳ受信機は、受信されたチャネル畳み込みＯＴＦＳ波形バーストにおいて偏光方向をさらに検出し、多次元データチャネルのチャネル応答パラメータをさらに判定するために本偏光情報を使用するように、構成されることができる。

事実上、偏光変化は、種々の反射器の間のコントラストを増進するために使用されることができる。通常、複数の反射器がある、殆どの現実の状況では、それらを区別することは（ＯＴＦＳ技法を使用しても）重要であり得る。偏光方法は、ＯＴＦＳシステムが異なる反射器を区別し、順に、チャネル応答パラメータのより正確な（例えば、より現実的な）モデルを構築することをより容易にする。これは、順に、受信された信号がより良好に逆畳み込みされることを可能にすることができる。

以前に記憶されたチャネル応答パラメータを読み出すために場所判定技法を使用する
多くの状況、例えば、都市環境では、主要な反射器のほぼ全ての場所は、多くの場合、数日、数週間、数ヶ月、およびある時には数年さえの時間周期にわたって、比較的静止している傾向があろう。例えば、都市を考慮されたい。車両は移動し得るが、そうでなければ、主要な反射器の場所（例えば、建造物、橋、他の人工構造）は、全く速く変化しないであろう。実際に、多くの場合、建造物が建築または解体されるまで、大したことは起こらないであろう。

別の要因としては、多くの場合、少なくとも携帯電話の基地局または無線伝送機および受信機の他のインフラストラクチャソースに関して、携帯電話の基地局（１０２）でさえも、１年またはそれをさらに上回る時間等の長い時間周期にわたって定位置にとどまる傾向があろう。

したがって、本発明の本実施形態は、（多くの場合、建造物と比較すると比較的小さい無線反射器である）車両を無視すると、したがって、ＯＴＦＳ基地局（多くの場合、定位置にあり、ここでは、１０２ｍが基地局であると仮定する）の場所およびＯＴＦＳ受信機または送受信機（１０４）もしくは他のＯＴＦＳモバイルデバイス（例えば、ＯＴＦＳモバイル伝送機、送受信機、および同等物）の場所の関数として、特定の環境のチャネル応答パラメータがどのようにして変動するかという「マップ」（例えば、場所インデックス化コンピュータデータベース）を構築することが実行可能であるという洞察に基づく。

本チャネル応答パラメータのマップが（ＯＴＦＳ伝送機、ＯＴＦＳ受信機の上、または遠隔に位置し得る）コンピュータデータベースに記憶される場合には、モバイルＯＴＦＳデバイス（１０４）が、任意の手段（全地球測位信号（ＧＰＳ）を自動的に利用すること、内部ナビゲーション技法、電波源の三角測量、公知のローカルＷｉＦｉホットスポットの識別、および同等物を含む）によって、その現在の場所を判定し、次いで、モバイルＯＴＦＳデバイスの現在の場所に従って、以前に記憶されたチャネル応答パラメータを調べるために、そのプロセッサを使用することができる。

同様に、静止した携帯電話の基地局（１０２ｍ）がモバイルＯＴＦＳデバイス（１０４）の場所を把握している場合には、静止した携帯電話の基地局（１０２ｍ）はまた、コンピュータデータベース（チャネル応答パラメータマップ）内のモバイルＯＴＦＳデバイスの携帯用チャネル応答パラメータを調べることもできる。

したがって、本方式を使用して、モバイルＯＴＦＳデバイス（１０４）と静止した携帯電話の基地局（１０２）等の別のＯＴＦＳデバイスとの間の通信の第１のバーストでさえも、両端で合理的に最適化されたチャネル応答パラメータから始めることができる。本システムはさらに、時間が進むにつれて、さらに最適化することができる（例えば、移動反射器を無視する初期モデル（チャネル応答パラメータのセット）から始まり、次いで、向上したチャネル応答パラメータの以降のより洗練されたセットの中に移動反射器を後で追加する）。

概念を周知させるために、上記の初期議論は、静止した携帯電話の基地局の実施例を使用したが、原則として（より複雑であるが）、より複雑な多次元チャネル応答パラメータマップ（２つまたはそれを上回るＯＴＦＳデバイスの場所によってインデックス化される、場所インデックス化コンピュータデータベース）もまた、構築され、必要に応じて使用されることもできる。

代替的に言うと、いくつかの実施形態では、ＯＴＦＳシステムは、複数の伝送機および受信機場所において多次元データチャネルのチャネル応答パラメータのマップデータベースをさらに作成することによって動作してもよい。次いで、本システムは、少なくとも１つの無線伝送機および少なくとも１つの無線受信機の位置を判定し、（通常は本目的でプロセッサを使用して）本マップデータベースを自動的に検索し、これらの位置において多次元データチャネルの少なくともいくつかチャネル応答パラメータを読み出すために、これらの位置を使用することができる。次いで、これらのチャネル応答パラメータは、ＯＴＦＳ通信目的で使用されることができる。例えば、マップ取得チャネル応答パラメータは、プロセスを初期化または「ブートストラップ」するために使用され、次いで、通信セッション中にリアルタイム取得チャネル応答パラメータによって補完されることができる。

例えば、そのＯＴＦＳ携帯電話基地局（１０２）から遠く離れて（例えば、極限範囲に）位置する、モバイルＯＴＦＳ携帯電話（例えば、１０４）を考慮されたい。範囲が遠すぎる場合には、携帯電話（１０４）および中継塔（１０２）が相互にロックオンすることができないため、ＯＴＦＳ方法でさえも最終的に失敗するであろう。しかしながら、マップ取得チャネル応答パラメータを使用することによって、少なくとも通信を開始させるために十分な信号を最適化するために、初期の「ロックしよう」というＯＴＦＳハンドシェイキングチャネル応答パラメータが使用されることができる。次いで、さらなる最適化が続く。

ＯＴＦＳ伝送機を操作する方法
したがって、無線ＯＴＦＳ伝送機、無線ＯＴＦＳ受信機に適用される、本明細書に説明される種々の方法およびシステム、ならびに無線ＯＴＦＳ受信機および無線ＯＴＦＳ伝送機が伝送機の間の信号伝送を向上させるように協働し得る方法はまた、当然ながら、１つまたはそれを上回るＯＴＦＳ無線伝送機を操作する方法、ならびに１つまたはそれを上回るＯＴＦＳ無線受信機を操作する方法にも適用されることが明白となるはずである。

一般に、伝送機レベルで、したがって、本発明は、１つまたはそれを上回るＯＴＦＳ無線伝送機デバイス、ならびにＯＴＦＳ無線伝送機デバイス自体を構成、構築、および操作する種々の方法を網羅する。

共通点として、次いで、以前に説明された実施形態に従って拡張および詳述され得る、基本的伝送機方法は、少なくとも１つのＯＴＦＳ無線伝送機デバイスを操作する方法である。無線伝送機は、（例えば、ＦＰＧＡ／ＤＳＰ、好適な伝送機プロセッサ、およびＨａｒｒｉｓの方法または他の方法による伝送機から構築される）ソフトウェア構成型無線伝送機であり得る。以前のように、これらの種々のＯＴＦＳ無線伝送機デバイスは、それらのそれぞれの場所および速度を有し、それぞれ、典型的には、空間（例えば、その関連無線反射器およびチャネル応答パラメータを伴う多次元データチャネル）を通して、種々の記号を１つまたはそれを上回る無線ＯＴＦＳ受信機デバイスに自動的に無線で伝送するように構成されるであろう。これらの無線ＯＴＦＳ受信機はそれぞれ、独自のそれぞれの場所および速度も有するであろう。

より具体的には、以前に議論されたように、ＯＴＦＳ伝送機デバイスは、概して、少なくとも１つのプロセッサ（多くの場合、１つまたはそれを上回るマイクロプロセッサもしくはデジタル信号プロセッサ）と、メモリと、同時に複数の周波数において複数の無線信号を伝送するように構成される、少なくとも１つのプロセッサ制御型無線伝送機構成要素とを備える。以前に議論されたように、プロセッサおよび伝送機は、多くの場合、複数の相互直交時間偏移および周波数偏移無線ＯＴＦＳ波形バーストの全体を通して、複数のＯＴＦＳ記号の中の各ＯＴＦＳ記号を拡散し、次いで、これらのバーストを伝送するためにアンテナを使用するように構成される。いくつかの実施形態では、伝送機はさらに、種々のエラー検出／訂正記号、パイロット信号、偏光方式を伝送し、種々のＭＩＭＯ方法および以前に説明された他の方法を使用してもよい。伝送機はまた、ＯＴＦＳ時間偏移および周波数偏移の範囲、バースト長の持続時間、バースト帯域幅、および以前に説明されたような他の特性を変動させてもよい。多くの場合、伝送機は、遠隔ＯＴＦＳ受信機デバイスと併せて動作する他のＯＴＦＳ伝送機が起源である信号を受信し、以前に説明された伝送機動作の種々の側面を調節するために、これらの他のＯＴＦＳ伝送機から取得される情報を使用するように構成される、ＯＴＦＳ無線受信機もしくは他のタイプの無線受信機であり得る、１つまたはそれを上回る関連無線受信機を有してもよい。

したがって、基本的伝送機方式は、次いで、本開示で以前に説明された種々の方法の種々の組み合わせおよび置換によって補完されることができる。

ＯＴＦＳ受信機を操作する方法
同様に、したがって、無線ＯＴＦＳ伝送機、無線ＯＴＦＳ受信機に適用される、本明細書に説明される種々の方法およびシステム、ならびに無線ＯＴＦＳ受信機および無線ＯＴＦＳ伝送機が伝送機の間の信号伝送を向上させるように協働し得る方法はまた、当然ながら、１つまたはそれを上回るＯＴＦＳ無線受信機を操作する方法、ならびに受信機デバイス自体を操作する方法にも適用されることも明白となるはずである。

一般的に、受信機レベルで、したがって、本発明は、１つまたはそれを上回るＯＴＦＳ無線受信機デバイスを設計、構成、構築、および操作する種々の方法を網羅する。

共通点として、次いで、以前に説明された実施形態に従って拡張および詳述され得る、基本的受信機方法は、少なくとも１つのＯＴＦＳ無線受信機デバイスを操作する方法であり得る。以前のように、これらの受信機デバイスはそれぞれ、概して、独自のそれぞれの場所および速度を有し、また、概して、（当然ながら、独自の種々の場所および速度を有する）以前に説明されたＯＴＦＳ無線伝送機デバイスのうちの１つまたはそれを上回るものから多次元データチャネルを通して伝送される、複数の記号を自動的に無線で受信するように構成されるであろう。次いで、ＯＴＦＳ受信機は、波形が（無線反射の場所、速度、および１つまたはそれを上回る係数、パラメータ、もしくは演算子を有し得る）以前に説明された反射器およびチャネル応答パラメータによって歪まされた後に、これらの記号を復号するであろう。

したがって、以前に説明されたように、ＯＴＦＳ無線波形バーストは、少なくとも１つの経路を経由して受信機まで進行する（例えば、ａ：直接無線ＯＴＦＳ波形バーストとして、無線伝送機からＯＴＦＳ無線受信機デバイスまで直接進行する、最初に伝送された無線ＯＴＦＳ波形バースト、および／またはｂ：ＯＴＦＳ無線受信機デバイスに到達する前に、無線反射器から反射し、それによって、ＯＴＦＳ無線受信機デバイスにおいて時間遅延およびドップラ周波数偏移反射無線ＯＴＦＳ波形バーストを生成し、したがって、受信機において、これらの直接バーストおよび任意の該反射バーストの組み合わせを生成し、したがって、以前に説明されたチャネル畳み込みＯＴＦＳ波形バーストを生成する、最初に伝送されたＯＴＦＳ波形バーストのうちの少なくとも１つ）。

ここでは、以前のように、多次元データチャネルのチャネル応答パラメータは、少なくとも、無線伝送機デバイス、ＯＴＦＳ無線受信機デバイス、および無線反射器の相対位置、相対速度、ならびに性質によって判定される。

これを取り扱うために、ＯＴＦＳ無線受信機は、典型的には、複数の周波数において無線信号を受信するように構成される、少なくとも１つのプロセッサ制御型無線受信機構成要素と、少なくとも１つのプロセッサと、メモリと、少なくとも１つのアンテナとを備えるであろう。無線受信機構成要素は、（例えば、ＦＰＧＡ／ＤＳＰ、好適な受信機プロセッサ、およびＨａｒｒｉｓの方法または他の方法による受信機ソフトウェアから構築される）ソフトウェア構成型受信機または他のタイプの受信機であり得る。

受信機デバイスのプロセッサは、多くの場合、畳み込みＯＴＦＳ波形バーストを受信し、チャネル応答パラメータを判定するために、無線受信機構成要素、アンテナ、およびメモリを使用するように（多くの場合、好適なソフトウェアを用いて）構成されるであろう。いくつかの実施形態では、これは、エラー検出／訂正方法、パイロット信号方法、ＭＩＭＯ方法、および以前に説明された他の方法によって支援されてもよい。

典型的には、少なくとも１つの受信機デバイスプロセッサはさらに、好適な逆畳み込みパラメータを計算するために、これらのチャネル応答パラメータを使用し、次いで、チャネル畳み込みＯＴＦＳ波形バーストを逆畳み込みするために、これらの逆畳み込みパラメータを使用するように（多くの場合、ソフトウェアを使用して）構成されるであろう。これは、最初に伝送されたＯＴＦＳ波形バーストの少なくとも近似値（理想的には非常に良好な近似値）をもたらす。次いで、少なくとも１つの受信機デバイスプロセッサは、通常、元の信号の本近似値から種々の最初に伝送されたＯＴＦＳ記号を数学的に抽出し（または別様にそれについて解き）、したがって、データペイロードを含有する、種々の最初に伝送されたＯＴＦＳ記号が受信されるであろう。

受信機に伝送する遠隔ＯＴＦＳ伝送機が、種々のエラー検出／訂正記号、パイロット信号を伝送した、またはＯＴＦＳ受信機と通信するために種々のＭＩＭＯ方法および以前に説明された他の方法を使用した場合には、多くの場合、ＯＴＦＳ受信機はさらに、以前に説明されたように性能を向上させるために、これらの方法を使用するように構成されるであろう。遠隔ＯＴＦＳ伝送機が、ＯＴＦＳ時間偏移および周波数偏移の範囲、バースト長の持続時間、バースト帯域幅、偏光方式、および以前に説明されたような他の特性を変動させた場合には、多くの場合、ＯＴＦＳ受信機は、これらの変化と連動し、またはそれらを補償するように構成されるであろう。

多くの場合、ＯＴＦＳ受信機は、遠隔ＯＴＦＳ伝送機デバイスと併せて動作する他のＯＴＦＳ受信機に信号を伝送するように構成される、ＯＴＦＳ無線伝送機または他のタイプの無線伝送機であり得る、独自の関連無線伝送機のうちの１つまたはそれを上回るものを伴う送受信機であろう（すなわち、遠隔ＯＴＦＳ伝送機はまた、多くの場合、送受信機であろう）。ＯＴＦＳ受信機は、以前に説明されたように遠隔ＯＴＦＳ伝送機の種々の側面を調節するように、情報および提案を遠隔ＯＴＦＳ伝送機デバイスに伝送するために、独自の伝送機を使用してもよい。

手近の状況に適合するようにＯＴＦＳ設定を最適化することに関して
本発明の最も一般的な用途は、呼吸可能な量の空気、および雲、雨、および霰等の他の自然大気現象が生じるであろう、通常は地面付近の領域において、地上にあろう。多くの無線周波数に関して、電波は、干渉を殆ど伴わずに本大気現象を通過し、したがって、多くの場合、介在空気および自然大気現象の効果は、無視されることができる。より高い周波数の電波信号に関して、本自然現象は、場合によっては、本システムによって付加的無線信号減衰源または付加的無線反射器として扱われることができる。

以前に議論されたように、本発明の最も一般的な用途はまた、多くの場合、関連反射器（例えば、種々の建造物、天然または人工構造、車両、および同等物）が、ある幾何学形状および間隔を有するとともに、ある仮定速度範囲（例えば、概して、車両については０〜１００マイル毎時、飛行機については０〜１０００マイル毎時、および同等物）内で動作すると仮定され得る、地上または地上付近の都市もしくは地方環境のいずれか一方にあろう。ある程度に、これらの仮定は、簡潔に議論されるであろう種々のパラメータ（例えば、種々のバースト長、時間偏移、周波数偏移、および同等物）を微調整するために使用されてもよい。逆に、より高い高度における、または軌道もしくは宇宙空間内の商業または軍事航空用等の非常に異なる環境内で動作するように設計される、本発明のバージョンは、はるかに広い範囲の潜在的速度距離および反射器間隔に対処するように微調整される、種々のパラメータを有してもよい。

高性能システムを生成するように以前に議論された方法を組み合わせる
図７は、異なる常に変化する環境内で動作するときでさえも、ロバストで耐フェード性の通信を提供するように設計される、統一ＯＴＦＳ無線通信システムを生成するように、本発明の種々の実施形態、すなわち、ＯＴＦＳ伝送機（例えば、１０２、１０２ｍ、７００）、ＯＴＦＳ受信機（例えば、１０４、１０４ｍ、７４０）、ならびにＯＴＦＳ時間偏移、周波数偏移、偏光、バースト特性、エラーコードの使用、パイロット記号、偏光方式、ＭＩＭＯアンテナ、チャネル応答パラメータのマップ、および同等物等の以前に議論された方式が、全てが組み合わせられた、または種々の具体的方法の種々の置換とともにのいずれか一方で、どのようにして全て連動し得るかを示す。

図７は、単一の通信セッション内でさえも、ＯＴＦＳ無線伝送を動的に最適化するために、ＯＴＦＳ伝送機プロセッサおよびＯＴＦＳ受信機プロセッサが、殆どあらゆる組み合わせで、本質的にありとあらゆる以前に議論された動作モードを変動させ得る、一実施形態を示す、ソフトウェアフローチャートとして最も良く理解されることができる。

例えば、（１０２または１０２ｍ）等のＯＴＦＳ伝送機が、例えば、１つまたはそれを上回るＯＴＦＳ伝送機プロセッサおよび好適な制御ソフトウェアを使用して、ソフトウェアレベルで、どのようにして制御され得るか（７００）を考慮されたい。無線ＯＴＦＳ通信セッションの開始時に、ＯＴＦＳ伝送機は、伝送機のメモリおよび／または以前に説明されたローカルもしくは遠隔マップデータベース（７０４）を含む、種々のソースから、ＯＴＦＳチャネル応答パラメータの初期セット等の初期ＯＴＦＳパラメータを取得するために、そのプロセッサを使用してもよい（７０２）（例えば、伝送機は、そのＧＰＳ場所を遠隔マップサーバに無線で伝送し、チャネル応答パラメータの初期セット等の種々の場所特有のＯＴＦＳパラメータを折り返し受信することができる）。次いで、ＯＴＦＳ伝送機は、ＯＴＦＳ受信機（１０４、１０４ｍ、７４０）へのＯＴＦＳ無線伝送を開始するために、本ＯＴＦＳパラメータの初期セットを使用することができる。ＯＴＦＳ受信機（１０４、１０４ｍ、７４０）はまた、類似受信機メモリおよび／またはマップサーバ方法（７４４）を使用して、そのＯＴＦＳパラメータの初期セットを初期化することもできる（７４２）。ここでは、当然ながら、そのようなＧＰＳ支援マッピング方式が使用されるために、ＯＴＦＳ伝送機および／またはＯＴＦＳ受信機であろうと、デバイスは、ＧＰＳユニットもしくは他の場所判定回路を有するであろう。

本実施例では、簡単にするために、伝送機（伝送機プロセッサ）は、通常、データフレーム内ではないが、データフレーム毎の方法で種々のＯＴＦＳ伝送変数を変化させることができるように（例えば、多くの場合、ソフトウェアによって）構成されると仮定されたい。（より細かい粒度、例えば、ＯＴＦＳデータフレーム内のより細かいレベルにおける種々のＯＴＦＳ伝送変数の変化を伴う、他の方法も使用されることができる。）

初期化後、ＯＴＦＳ伝送機ソフトウェア（７００）は、伝送ループ（７０６）、（７０８）、（７１０）に入ることができる。本ループは、典型的には、通信セッション内の全てのデータフレームが伝送されるまで、複数のデータフレームが伝送されるにつれて、種々の反復で進行するであろう。具体的には、伝送機は、利用可能なデータ（例えば、最新のＯＴＦＳパラメータ）を用いてできる限りうまく種々のＯＴＦＳ変調方式およびバースト特性を構成することによって、第１のループの反復（７０８）を開始することができる。

次に（７１０）、本実施例では、データフレーム毎の基準で、ＯＴＦＳ伝送機プロセッサおよびソフトウェア（７００）は、手近の状況のために適切な種々のエラーコード方式を設定するとともに、任意の伝送機ＭＩＭＯアンテナ（１１０ａ−１１０ｄ）の設定を調節するために利用可能な情報を使用することができる。典型的には、通信セッションが複数のデータフレームにわたって継続すると、これらの種々の設定は、特定のデータチャネル条件のためにさらに最適化される。

無線ＯＴＦＳ伝送機は、現在、伝送のために実際の有用なデータ（例えば、ペイロード）（７１２）をパッケージ化するという本反復のタスクを開始する準備ができている。これを行うために、伝送機プロセッサおよびソフトウェア（７００）は、種々のパイロット記号ならびにエラー訂正記号とともに、ペイロードデータを好適なＯＴＦＳデータフレームに組み込み（７１４）、次いで、変調して伝送することができる（７１６）。最初に伝送された無線ＯＴＦＳ波形バースト（７１８）は、種々の直接ＯＴＦＳ波形バースト経路（例えば、１１２）および種々の反射ＯＴＦＳ波形バースト経路（例えば、１１４ａ、１１４ｂ）に沿って、無線ＯＴＦＳ受信機（１０４、１０４ｍ）まで進行し、最終的に、受信機によって受信され、受信機ソフトウェアによって取り扱われる（７４０）。

多くの実施形態では、ＯＴＦＳ無線伝送機（１０２、１０２ｍ）は、ＯＴＦＳ無線受信機であってもよいが、他のタイプの受信機でもあり得る、独自の受信機を有するであろう。本伝送機が独自のローカル無線受信機も具備し、ＯＴＦＳ受信機（１０４、１０４ｍ）が独自のローカル伝送機も具備していることを仮定すると、次いで、いくつかの随意の実施形態では、ＯＴＦＳ伝送機（７００）はまた、ＯＴＦＳ受信機ソフトウェア（７４０）および受信機（１０２、１０２ｍ）からチャネル応答パラメータフィードバックならびにエラーコードフィードバックを受信し（７２０）、伝送機のソフトウェアに従ってこれを取り扱うことができる（７２２）。次いで、ＯＴＦＳ伝送機ソフトウェア（７００）および関連ハードウェアは、種々の以前に議論されたＯＴＦＳ伝送機パラメータを更新するために、それが蓄積したあらゆる情報を使用することができ（７１０）、次の反復では、次いで、伝送ループ（７０６、７０８、７１０）は、条件が保証すると、伝送変数または異なる伝送変数のいずれか一方の同一のセットとともに、次のデータフレームを伝送することができる。本プロセスは、再度、概して、少なくとも１つの伝送機プロセッサおよび好適なソフトウェアによって行われるであろう。

本プロセスのＯＴＦＳ受信機側は、概して、以前に議論されたＯＴＦＳ伝送機機能の対応物を果たす。受信機（１０４、１０４ｍ）はまた、概して、少なくとも１つの受信機プロセッサおよび受信機ソフトウェアの制御下にあろう（７４０）。受信機ソフトウェア（７４０）および関連受信機ハードウェアはまた、最初に、受信機のメモリ（７４４）から好適な初期ＯＴＦＳパラメータを読み出すことによって（７４２）、および／または以前に説明された受信機メモリならびに／もしくはマップサーバ方法（７４４）を使用することによって、無線ＯＴＦＳデータフレームの受信機の受信を初期化してもよい。

次いで、ＯＴＦＳ受信機ソフトウェア（７４０）および関連ハードウェアは、独自の受信機ループ（７４６、７４８、７５０）反復に入ることができる。本実施例では、簡単にするために、ＯＴＦＳ受信機（受信機プロセッサ）は、同様にデータフレーム毎の基準（または所望に応じて他の方式）でその種々のＯＴＦＳ受信変数を変化させることができるように（例えば、多くの場合、好適な受信機ソフトウェア７４０によって）構成されると仮定されたい。（伝送機と同様に、より細かい粒度、例えば、ＯＴＦＳデータフレーム内のより細かいレベルにおける種々のＯＴＦＳ伝送変数の変化を伴う、他の受信機方式も使用されることができる。）

ＯＴＦＳ受信機は、（多くの場合、データフレーム毎の基準で）任意の直接無線ＯＴＦＳ波形バースト（１１２、１１２ａ）および任意の反射無線ＯＴＦＳ波形バースト（１１４ｂ）の組み合わせである、現在のチャネル畳み込みＯＴＦＳ波形バーストを受信するであろう（７１８）。次いで、受信機は、伝送機が伝送された信号に組み込んでいてもよい任意のパイロット信号を復号する（７５２）ために、その１つまたはそれを上回るプロセッサおよびソフトウェア（７４０）を使用し、別様に、その時に多次元データチャネルのチャネル応答パラメータを判定するであろう。次いで、受信機は、これらのチャネル応答パラメータを使用し、好適なエラーコードおよび訂正を用いて、データペイロードを復号することができ（７５４）、本受信されたデータ（７５６）は、以降の使用のために、メモリに記憶され、または出力されることができる。

受信機（１０４、１０４ｍ）が独自のローカル伝送機を有する場合、受信機ソフトウェア（７４０）およびプロセッサは、受信機が判定したチャネル応答パラメータに関する情報、エラーコードフィードバック、受信機ＭＩＭＯ設定および能力（存在する場合）等の他の情報を、伝送機（１０２、１０２ｍ）に伝送するように、受信機のローカル伝送機に指図することができ、そこで情報は、伝送機のローカル受信機によって受信され、伝送機のソフトウェアによって解釈されることができる（７２０）。したがって、伝送機が独自のローカル受信機を有する場合、伝送機は、本データを受信するために、そのローカル受信機を使用し、以降の伝送されたデータフレームのための独自の設定を精緻化するために、それを使用することができる。

受信機ソフトウェア（７４０）およびプロセッサはまた、次のデータフレームを受信するためにその種々のＭＩＭＯアンテナ（存在する場合）の調節を最良に精緻化する方法を判定するために、チャネル応答パラメータならびにエラーコードから導出される情報を使用することもできる（７５８）。

多くの他のＯＦＴＳ受信機および伝送機動作方式も、可能である。図７の主要な目的は、ロバストな高性能無線通信システムを生成するように、本明細書に開示される種々の方法が、どのようにして組み合わせられ得るか（種々の組み合わせで、全ての方法が使用される必要があるわけではない）という１つの具体的実施例を挙げることである。

ＧＰＳ技法のさらなる議論：
さらに、ＧＰＳまたは他の場所判定技法がまた、伝送機と受信機との間の時間同期化をさらに良好に判定することに役立つこと等の他の目的で、使用され得ることに留意されたい。ここでは、例えば、伝送機および受信機の相対場所を把握することによって、したがって、伝送機と受信機との間の距離が判定されることができる。光の速度等の基礎定数を利用することによって、したがって、タイミングへの伝送遅延の効果が、自動的に判定されることができ、したがって、本伝送タイミング遅延は、システムの全体を通して、より正確なタイミング同期化のために使用されることができる。

ＯＴＦＳ波形構造およびＯＴＦＳバースト構造のさらなる詳細
種々の方法はまた、ＯＴＦＳ波形を生成するために使用されてもよい。ここでは、主要な基準は、各データ記号が、無線多次元データチャネルの時間遅延およびドップラ偏移チャネル応答パラメータに従って選定される、複数の異なる時間ならびに異なる周波数にわたって、複数の区別可能な（例えば、通常は相互直交）波形を横断して、無損失かつ可逆様式で分配されることである。

いくつかの実施形態では、ＯＴＦＳ波形は、その完全な内容が参照することによってそれらの全体として本明細書に組み込まれる、特許出願第ＵＳ６１／３４９，６１９号、第ＵＳ１３／１７７，１１９号、第ＵＳ１３／４３０，６９０号、ならびに米国特許第８，５４７，９８８号で以前に議論された方法に従って、生成および構造化されてもよい。これらの実施形態のうちのいくつかのもののいくつかの具体的実施例が、以下で議論される。

いくつかの実施形態では、伝送機端において、マイクロプロセッサ制御型伝送機は、例えば、［Ｄ］行列のＮ・Ｎ個全ての記号が満杯になるまで、ｄ_１を［Ｄ］行列の第１の行および第１の列に割り当て（例えば、ｄ_１＝ｄ_０，０）、ｄ_２を［Ｄ］行列の第１の行および第２の列に割り当てる（例えば、ｄ_２＝ｄ_０，１）こと等により、種々のＮ・Ｎ行列［Ｄ］の種々の要素の中へ記号を再パッケージ化または分配することによって、伝送のために一連の異なる記号「ｄ」（例えば、ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３．．．）をパッケージ化してもよい。ここでは、いったん伝送するｄ記号がなくなると、残りの［Ｄ］行列要素は、０またはヌル入力を示す他の値に設定されることができる。

これらの波形が特徴的な正弦曲線形状を有することを示すように、ここでは「トーン」と呼ばれるであろう、データを伝送するための主要基盤として使用される、種々の一次波形は、Ｎ・Ｎ離散逆フーリエ変換（ＩＤＦＴ）行列［Ｗ］によって表されることができ、［Ｗ］内の各要素ｗについて、

であり、または代替として、

または

である。したがって、［Ｄ］内の個々のデータ要素ｄは、行列乗算演算［Ｗ］＊［Ｄ］によって、種々の基礎トーンｗの組み合わせとして変換および分配され、ここでは、［Ａ］＝［Ｗ］^＊［Ｄ］である、Ｎ・Ｎ行列［Ａ］によって表される、データ行列のトーン変換および分配形態を生成する。

本発明のＮ個の時間偏移波形およびＮ個の周波数偏移波形を生成するために、次いで、トーン変換および分配データ行列［Ａ］は、それ自体がモジュラー演算または「クロック」演算によってさらに並べ換えられ、［Ｂ］のｂという各要素について、

である、Ｎ・Ｎ行列［Ｂ］を生成する。これは、代替として、［Ｂ］＝Ｐｅｒｍｕｔｅ（［Ａ］）＝Ｐ（ＩＤＦＴ^＊［Ｄ］）として表現されることができる。したがって、クロック演算は、時間および周波数偏移のパターンを制御する。

次いで、ユニタリ行列［Ｕ］が、［Ｂ］に作用するために使用されることができ、［Ｔ］＝［Ｕ］^＊［Ｂ］である、Ｎ・Ｎ伝送行列［Ｔ］を生成し、したがって、符号化行列［Ｕ］に従って判定されるＮ個の時間偏移波形およびＮ個の周波数偏移波形の全ての置換のＮ^２サイズのセットを生成する。代替的に言うと、Ｎ・Ｎ伝送行列［Ｔ］＝［Ｕ］＊Ｐ（ＩＤＦＴ＊［Ｄ］）である。

次いで、典型的には、列毎の基準で、Ｎの各個別列が、周波数搬送波をさらに変調するために使用され（例えば、約１ＧＨｚの周波数の範囲内で伝送している場合、搬送波は、１ＧＨｚに設定されるであろう）、したがって、Ｎ個の要素を有するＮ・Ｎ行列［Ｔ］の各列は、各データ記号のためにＮ個の記号加重時間偏移および周波数偏移波形を生成する。次いで、効果的に、伝送機は、データの時間ブロックにわたって、例えば、複合波形として、一度に［Ｔ］の１列からＮ個の記号加重時間偏移および周波数偏移波形の合計を伝送している。代替として、伝送機は、代わりに、［Ｔ］の異なる列に異なる周波数搬送波を使用し、したがって、例えば、１つの周波数搬送波を経由して［Ｔ］の１列を伝送し、同時に、異なる周波数搬送波を経由して［Ｔ］の異なる列を伝送し、したがって、同時により多くのデータを伝送し得るが、当然ながら、そうするためにさらなる帯域幅を使用する。同時に［Ｔ］の１つより多くの列を伝送するために、異なる周波数搬送波を使用する本代替的方法は、周波数ブロックと称され、各周波数搬送波は、独自の周波数ブロックと見なされる。

したがって、Ｎ・Ｎ行列［Ｔ］がＮ個の列を有するため、伝送機は、Ｎ個の時間ブロックまたは周波数ブロックの任意の組み合わせにわたって、Ｎ個の複合波形として構造化される、Ｎ^２個の総和記号加重時間偏移および周波数偏移波形を伝送するであろう。

受信機側で、伝送プロセスは、本質的に逆転させられる。ここでは、例えば、マイクロプロセッサ制御型受信機は、当然ながら、その特定の用途のために所望に応じて、種々の時間ブロックまたは周波数ブロックにわたって、種々の列［Ｔ］を受信する（例えば、Ｎ個の記号加重時間偏移および周波数偏移波形としても公知である、Ｎ個の複合波形を受信する）であろう。例えば、多くの利用可能な帯域幅があり、時間が最重要である場合には、伝送機は、複数の周波数搬送波を経由して、複数の周波数ブロックとしてデータを伝送し、受信機は、受信するであろう。一方で、利用可能な帯域幅がさらに限定される、および／または時間（待ち時間）があまり重要ではない場合には、伝送機は、代わりに、複数の時間ブロックにわたって伝送し、受信機は、受信するであろう。

したがって、効果的に、受信機は、１つまたはそれを上回る周波数搬送波に同調し、その特定の用途のために設定される時間および周波数ブロックのセットにわたって、最終的に、［Ｒ］が［Ｔ］に類似するが、種々の通信障害により同一ではない場合がある、Ｎ・Ｎ受信行列［Ｒ］として、元のＮ・Ｎ伝送行列［Ｔ］からデータもしくは係数を受信する。

次いで、マイクロプロセッサ制御型受信機は、元の伝送プロセスを逆に模倣する一連のステップとして、伝送プロセスを逆転させる。Ｎ・Ｎ受信行列［Ｒ］は、最初に、逆復号行列［Ｕ^Ｈ］によって復号され、［Ｂ^Ｒ］＝（［Ｕ^Ｈ］＊［Ｒ］）である、ここでは［Ｂ^Ｒ］と呼ばれる、元の置換行列［Ｂ］の近似バージョンを生成する。

次いで、受信機は、Ｎ・Ｎ［Ｂ^Ｒ］行列の要素に逆モジュラー演算または逆クロック演算を行うことによって、時間偏移および周波数偏移波形（もしくはトーン）からデータをバックアウトするように逆クロック演算を行い、Ｎ・Ｎ［Ｂ^Ｒ］行列の各要素ｂ^Ｒについて、

を生成する。これは、ここでは［Ａ^Ｒ］と呼ばれる、データ行列［Ａ］のトーン変換および分配形態の「逆時間偏移および逆周波数偏移」バージョンを生成する。代替として言うと、［Ａ^Ｒ］＝Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｐｅｒｍｕｔｅ（［Ｂ^Ｒ］）または［Ａ^Ｒ］＝Ｐ^−１（［Ｕ^Ｈ］＊［Ｒ］）である。

次いで、受信機はさらに、元の逆フーリエ変換行列（ＩＤＦＴ）のＮ・Ｎ離散フーリエ変換行列ＤＦＴを使用して［Ａ］行列を分析することによって、［Ａ^Ｒ］行列から元のデータ記号ｄの少なくとも近似値を抽出する。

ここで、各受信された記号ｄ^Ｒに関して、ｄ^Ｒは、［Ｄ^Ｒ］＝ＤＦＴ＊Ａ^Ｒ、または代替として、［Ｄ^Ｒ］＝ＤＦＴ＊Ｐ^−１（［Ｕ^Ｈ］＊［Ｒ］）である、Ｎ・Ｎ受信データ行列［Ｄ^Ｒ］の要素である。

したがって、元のＮ^２総和記号加重時間偏移および周波数偏移波形は、後に、対応する復号行列Ｕ^Ｈ（［Ｕ^Ｈ］としても表される）によって制御される受信機によって、受信される。受信機（例えば、受信機のマイクロプロセッサおよび関連ソフトウェア）は、１つまたはそれを上回る最初に伝送されたＮ・Ｎ記号行列［Ｄ］内の種々の伝送された記号「ｄ」（またはこれらの伝送された記号の少なくとも近似値）を再構築するために、本復号行列［Ｕ^Ｈ］を使用する。

代替として、いくつかの実施形態では、これら「トーン」は、ＯＦＤＭ副搬送波等の狭帯域副搬送波であってもよい。例えば、Ｎ×Ｍデータ行列が、Ｎ個の時間周期にわたってＭ個の狭帯域副搬送波を経由して伝送されることができるように、代替的符号化および復号方式が使用されてもよい。

エコー反射および周波数偏移の信号障害効果によって引き起こされる歪みを訂正するためのいくつかの方法がある。１つの方法は、受信機フロントエンドにおいて、時間偏移および周波数偏移波形または「トーン」が、予測可能な時間周波数パターンを形成し、受信機のフロントエンドに位置している「ダム」逆畳み込みデバイスが、これらのパターン、ならびにこれらのパターンのエコー反射および周波数偏移バージョンを認識し、パターン認識プロセスによって適切な逆畳み込みを行うことができるという事実を利用する。

代替として、歪みは、ここでは、エコー反射および周波数偏移効果を本質的に判定し、これらの効果について解くように、好適な数学的変換を行うことによって、受信機のソフトウェアによって数学的に訂正されてもよい。第３の代替案として、いったんいずれか一方のプロセスによって、受信機が、通信媒体の特定の時間および周波数歪みの時間ならびに周波数逆畳み込みパラメータを判定すると、受信機は、これらの効果を本質的に事前補償または事前符号化するように伝送機に命令するために、コマンドを伝送機に伝送してもよい。すなわち、例えば、受信機がエコーを検出する場合、伝送機は、本エコーを相殺する様式等で伝送するように命令されることができる。

エコー反射および周波数偏移は、付加雑音を誘発することによって、伝送された信号を不鮮明にし、または弱め、もしくは歪ませ得る。これらの歪みは、データアレイに作用する２次元フィルタとしてモデル化されることができる。本フィルタは、例えば、時間遅延およびドップラ偏移を伴う複数のエコーの存在を表す。これらの歪みを低減させるために、信号は、受信機の以降の受信機処理前に事前均等化されることができるか、または代替として、Ｄ^Ｒ行列が回復させられた後に事後均等化されることができるかのいずれか一方である。本均等化プロセスは、アナログまたはデジタル方法のいずれか一方によって行われてもよい。理想的には元のＤ行列を完全に複製するであろう受信Ｄ行列の均等化された形態は、Ｄ_ｅｑと称される。

いくつかの実施形態では、そのような歪みを訂正するために、適応線形等化器が使用されてもよい。本適応線形等化器は、いずれか一方のステップにおいて、随意に、さらにアナログの方法またはステップとして機能するが、より一般的に、さらにデジタルの数学的プロセスとして機能することができる。

等化器は、いくつかの実施形態では、以下のような関数に従って動作する。

他の実施形態では、ＯＴＦＳパイロット記号の使用によって取得されるチャネル応答パラメータ（図２および３ならびに関連議論を参照）が、代替として、または加えて、本均等化（逆畳み込み）プロセスを支援するために使用されてもよい。

Claims (14)

1. 少なくとも１つの無線伝送機および複数のアンテナを有する少なくとも１つの無線受信機を接続する多次元データチャネルを通して伝送された複数の記号を無線で受信する自動方法であって、
   前記複数の記号は、複数のデータ記号を含み、前記複数のデータ記号の中の各データ記号は、複数の相互直交時間偏移および周波数偏移無線ＯＴＦＳ波形バーストの全体を通して拡散され、それによって、最初に伝送された無線ＯＴＦＳ波形バーストを生成し、
   前記方法は、
   前記少なくとも１つの無線受信機において、チャネル畳み込みＯＴＦＳ波形バーストを受信することであって、前記チャネル畳み込み波形バーストは、
   ａ：少なくとも１つの直接経路を経由する、直接無線ＯＴＦＳ波形バーストとして、前記少なくとも１つの無線伝送機から前記少なくとも１つの無線受信機まで直接進行する、最初に伝送された無線ＯＴＦＳ波形バーストと、
   ｂ：少なくとも１つの間接経路を経由する、前記少なくとも１つの無線受信機に到達する前に、少なくとも１つの無線反射器から反射し、それによって、前記少なくとも１つの無線受信機において時間遅延およびドップラ周波数偏移反射無線ＯＴＦＳ波形バーストを生成する、最初に伝送されたＯＴＦＳ波形バーストと
   を含む、ことと、
   前記少なくとも１つの無線伝送機と前記少なくとも１つの無線受信機との間の前記多次元データチャネルのチャネル応答パラメータを判定するために、少なくとも１つのプロセッサを使用することと、
   初期チャネル応答パラメータを読み出すことと、
   受信されたチャネル畳み込みＯＴＦＳ波形バーストを逆畳み込みするために、前記初期チャネル応答パラメータを使用し、それによって、前記最初に伝送されたＯＴＦＳ波形バーストの少なくとも近似値を導出することと、
   前記最初に伝送されたＯＴＦＳ波形バーストの前記近似値から前記複数のデータ記号を抽出することと、
   前記チャネル応答パラメータの変化に応答して、前記少なくとも１つの直接経路の方向に沿ったものから前記少なくとも１つの間接経路の異なる方向へと優先的感度の方向を変化させるように前記無線受信機の前記複数のアンテナを構成することと、
   を含む、方法。
2. 少なくとも前記データ記号は、さらに記号フレームに配列され、前記記号フレームは、前記記号のＮ×ＮまたはＮ×Ｍフレームのいずれか一方であり、ＮおよびＭは両方とも、１より大きい整数であり、
   記号フレーム毎の基準で、無損失かつ可逆変換を使用して、前記記号フレーム内の少なくとも全てのデータ記号にわたって、少なくとも各データ記号からの情報が拡散され、それによって、複数のＯＴＦＳ記号を備える、対応するＯＴＦＳフレームを生成し、
   前記方法は、
   ＯＴＦＳフレーム毎の基準で前記チャネル畳み込みＯＴＦＳ波形バーストを受信し、ＯＴＦＳフレーム毎の基準で前記複数のＯＴＦＳ記号を抽出し、それによって、前記ＯＴＦＳフレームの近似値を生成することと、
   前記ＯＴＦＳフレームの前記近似値から少なくとも複製データ記号を抽出するために、前記変換の逆数を使用することと
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも１つのパイロット記号は、少なくとも１つの定義された時間および周波数において少なくとも１つの無線パイロット記号波形バーストとして伝送され、
   前記少なくとも１つの無線パイロット記号波形バーストの直接および反射バージョンは、少なくとも１つのチャネル畳み込みパイロット記号波形バーストとして前記少なくとも１つの無線受信機に到達し、
   前記方法は、
   前記少なくとも１つのチャネル畳み込みパイロット記号波形バーストを受信し、前記少なくとも１つの無線伝送機および少なくとも１つの無線受信機を接続する前記多次元データチャネルの前記チャネル応答パラメータを判定するために、少なくとも１つのプロセッサを使用することと、
   後に、前記受信されたチャネル畳み込みＯＴＦＳ波形バーストをさらに逆畳み込みするために、前記チャネル応答パラメータを使用することと、
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記記号のうちの少なくともいくつかは、エラー検出もしくはエラー訂正記号または相互直交時間偏移および周波数偏移無線ＯＴＦＳ波形バーストを備え、
   前記方法は、
   ＯＴＦＳ記号伝送エラーが所定の許容エラーレベルを超えるときを検出するため、および前記チャネル応答パラメータが準最適であることを前記受信機または前記伝送機に自動的に知らせるため、ならびに是正措置を開始するために、前記エラー検出もしくはエラー訂正記号または相互直交時間偏移および周波数偏移無線ＯＴＦＳ波形バーストを使用すること、および／または
   他の相互直交時間偏移および周波数偏移無線ＯＴＦＳ波形バーストまたはデータ記号のエラーを自動的に訂正するために、前記エラー検出もしくはエラー訂正記号または相互直交時間偏移および周波数偏移無線ＯＴＦＳ波形バーストをさらに使用すること
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記複数の相互直交時間偏移および周波数偏移無線ＯＴＦＳ波形バーストはさらに、待ち時間、周波数帯域幅、またはチャネル応答パラメータ基準のうちのいずれかに関して選択され、いくつかの相互直交時間偏移および周波数偏移無線ＯＴＦＳ波形バーストが、１つの選択基準に従って伝送され得る一方で、他の相互直交時間偏移および周波数偏移無線ＯＴＦＳ波形バーストは、異なる選択基準に従って伝送され得る、請求項１に記載の方法。
6. 前記複数の相互直交時間偏移および周波数偏移無線ＯＴＦＳ波形バーストはさらに、
   １）所望の伝送待ち時間および／または前記データチャネル内の反射器の空間分布のうちのいずれかに従って変動する、バースト持続時間βｔ、および／または
   ２）前記データチャネル内の受信機、伝送機、および反射器の速度ならびに場所の予測分布のうちのいずれかに従って変動する、バースト周波数帯域幅δｆ、ならびに／もしくは
   ３）βｔおよびδｆの両方に従って変動する、バーストにつき伝送される無線パイロット記号波形バーストの数であって、前記βｔおよび／またはδｆは、前記チャネル応答パラメータ、所望の伝送待ち時間、ならびにバーストにつき伝送される無線パイロット記号波形バーストの所望の数に従って選択される、無線パイロット記号波形バーストの数
   によって特徴付けられる、請求項１に記載の方法。
7. 前記チャネル応答パラメータをさらに判定すること、および伝送または前記受信された無線波形バーストの少なくとも空間分布を成形することのうちの少なくとも１つを行うために、前記複数のアンテナを使用することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記複数のアンテナは、少なくともアンテナの第１のサブセットおよびアンテナの第２のサブセットに分割され、
   前記複数のアンテナの前記第１のサブセットは、前記アンテナの第２のサブセットによって伝送または受信される無線ＯＴＦＳ波形バーストの第２のセットと異なる、無線ＯＴＦＳ波形バーストの第１のセットを伝送または受信する、請求項１に記載の方法。
9. 前記無線伝送機および前記無線受信機のうちの少なくとも１つは、第１の全二重デバイスにおいて構成され、前記無線伝送機および前記無線受信機のうちの少なくとも１つは、第２の全二重デバイスにおいて構成され、
   少なくとも前記第１の全二重デバイス上で、前記第２の全二重デバイスに伝送する間に、前記第１の全二重デバイスの少なくとも１つの無線伝送機と前記第１の全二重デバイスの少なくとも１つの無線受信機との間の干渉を軽減するよう、前記第１の全二重デバイスの少なくとも１つの無線伝送機と前記第１の全二重デバイスの少なくとも１つの無線受信機との間の連結をさらに制御し、
   前記連結を制御することは、前記第１の全二重デバイスの少なくとも１つの無線伝送機と前記第１の全二重デバイスの少なくとも１つの無線受信機との間で進行するＯＴＦＳ波形バーストまたはパイロット記号波形バーストの自己チャネル応答パラメータを取得することによっても行われ、
   前記方法は、
   前記干渉をデジタルで軽減するために、前記自己チャネル応答パラメータを使用すること、
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記少なくとも１つの伝送機は、少なくとも１つの偏波方向に従って、偏波した最初に伝送されたＯＴＦＳ波形バーストまたはパイロット記号波形バーストを伝送し、
    前記少なくとも１つの無線反射器は、第１の反射器偏波演算子に従って、前記時間遅延およびドップラ周波数偏移反射無線ＯＴＦＳ波形バーストまたはパイロット記号波形バーストの偏波を変更する、偏波変更無線反射器であり、
    前記方法は、
    前記受信された畳み込みＯＴＦＳ波形バーストにおいて少なくとも１つの偏波方向を検出することと、
    前記多次元データチャネルの前記チャネル応答パラメータをさらに判定するために、前記受信されたチャネル畳み込みＯＴＦＳ波形バーストにおいて前記少なくとも１つの偏波方向を使用することと
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
11. 複数の伝送機および受信機場所において前記多次元データチャネルの前記チャネル応答パラメータのマップデータベースを作成することと、
    前記少なくとも１つの無線伝送機および前記少なくとも１つの無線受信機の位置を判定することと、
    前記マップデータベースを検索し、前記少なくとも１つの無線伝送機および／または前記少なくとも１つの無線受信機の位置において前記多次元データチャネルの少なくともいくつかのチャネル応答パラメータを読み出すために、前記少なくとも１つの無線伝送機ならびに前記少なくとも１つの無線受信機の前記位置を使用することと、
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
12. ＯＴＦＳ無線伝送機デバイスを操作する方法であって、前記ＯＴＦＳ無線伝送機デバイスは、多次元データチャネルを通して少なくとも１つの無線受信機デバイスに複数の記号を自動的に無線で伝送するように構成され、
    前記複数の記号のうちの前記少なくともいくつかは、複数のデータ記号を備え、
    前記ＯＴＦＳ無線伝送機デバイスは、
    少なくとも１つのプロセッサと、メモリと、複数の周波数において無線信号を伝送するように構成される、少なくとも１つのプロセッサ制御型無線伝送機構成要素と、複数のアンテナとを備え、
    前記方法は、
    少なくとも前記データ記号をＯＴＦＳ記号として拡散することにおいて、前記多次元データチャネルに対応するチャネル応答パラメータを読み出し、使用することであって、前記複数のデータ記号の中の各データ記号は、ＯＴＦＳ記号を生成する無損失かつ可逆変換において前記複数のデータ記号の全体を通して拡散される、ことと、
    前記複数のデータ記号を複数の相互直交時間偏移および周波数偏移無線ＯＴＦＳ波形バーストに変換することと、
    前記複数の相互直交時間偏移および周波数偏移無線ＯＴＦＳ波形バーストとして前記ＯＴＦＳ記号を無線で伝送するために、前記複数のアンテナを使用し、それによって、少なくとも１つの直接経路を経由する、直接無線ＯＴＦＳバーストとして、前記ＯＴＦＳ無線伝送機デバイスから前記少なくとも１つの無線受信機デバイスまで直接進行する、最初に伝送された無線ＯＴＦＳ波形バースト、および、間接無線ＯＴＦＳバーストとして、少なくとも１つの間接経路を経由する、前記少なくとも１つの無線受信機デバイスに到達する前に、少なくとも１つの無線反射器から反射される最初に伝送された無線ＯＴＦＳ波形バーストを生成することと、
    前記多次元データチャネルの前記チャネル応答パラメータの変化に応答して、前記少なくとも１つの直接経路の方向に沿ったものから前記少なくとも１つの間接経路の異なる方向へと無線エネルギーのビームの方向を偏移させるように前記伝送機の前記複数のアンテナを構成することと、
    を含む、方法。
13. 前記チャネル応答パラメータは、メモリから前記チャネル応答パラメータを読み出すことによって、少なくとも最初に判定され、
    前記チャネル応答パラメータは後に、前記伝送されたＯＴＦＳ記号を受信したＯＴＦＳ無線受信機から得られるフィードバックに基づいて、少なくとも部分的に判定される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記チャネル応答パラメータは、メモリから前記チャネル応答パラメータを読み出すことによって、少なくとも最初に判定され、
    前記チャネル応答パラメータに関するフィードバックを、前記少なくとも１つの無線伝送機に伝送することをさらに含む、請求項４に記載の方法。

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