KR20170033402A - 데이터 채널 특성화의 otfs 방법들 및 그 사용 - Google Patents

Abstract

섬유, 케이블 및 무선 데이터 채널들은 통상적으로 반사기 및 다른 불완전성들로 인해 손상되어 데이터 파형들에서의 주파수 시프트들 및 에코들을 갖는 채널 상태를 생성한다. 여기서, OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들을 사용하여 채널 상태의 상세한 2D 모델을 자동으로 생성하는 방법이 제시된다. 이 2D 채널 상태는 그 후 데이터 송신을 최적화하는데 사용될 수 있다. 무선 데이터 채널들에 대해, 채널 상태의 훨씬 더 상세한 2D 모델은 프로세스에서 다수의 안테나 및 편파를 사용함으로써 생성될 수 있다. 2D 채널 상태들이 알려지면, 시스템은 데이터 송신 레이트를 부스팅하기 위해 채널 불완전성을 이용함으로써 불완전한 데이터 채널을 불이익으로부터 이점으로 전환한다. 방법들은 다수의 타입들의 미디어에서 레거시 데이터 송신 모드들을 개선하는데 사용할 수 있고 비-레거시 OTFS 데이터 송신 방법들을 사용하여 새로운 타입의 견고하고 고용량의 무선 통신을 생성하는데 특히 유용하다.

Description

데이터 채널 특성화의 OTFS 방법들 및 그 사용{OTFS METHODS OF DATA CHANNEL CHARACTERIZATION AND USES THEREOF}

관련 출원에 대한 교차-참조

이 출원은 2015년 1월 19일 출원되고 발명의 명칭이 "OTFS METHODS OF DATA CHANNEL CHARACTERIZATION AND USES THEREOF"인 미국 특허 출원 제14/583,911호의 부분 계속 출원이며; 출원 제14/583,911호는 2014년 7월 21일 출원되고 발명의 명칭이 "METHODS OF OPERATING AND IMPLEMENTING WIRELESS OTFS COMMUNCIATIONS SYSTEMS"인 미국 가출원 번호 제62/027,231호를 우선권으로 주장하며; 이들 출원들의 전체 내용들은 인용에 의해 본원에 포함된다.

본 발명은 원격통신 분야에 관한 것으로서, 특히 원격통신 데이터 채널들에서의 손상들(impairments)을 추정하고 보상하는 방법에 관한 것이다.

통신 데이터 채널들의 채널 상태를 특성화하기 위한 종래 기술

그의 후원자들을 실망시킬 정도로, 16 시간마다 약 100 워드의 레이트로 데이터를 송신할 수 있었던, 1858년에 최초의 대서양 횡단 케이블이 아주 오래전 출현한 이후로, 통신 속도 및 신뢰성에 관한 불완전한 데이터 채널들의 영향은 원격통신 업계에 자명해졌다.

데이터 송신의 현대의, 심지어 현재 전자 와이어들(예를 들어, CATV 케이블), 광섬유들 및 무선(라디오) 방법들로의 빠른 전환의 달성도 불완전한 데이터 채널들의 영향에 시달린다. 데이터 채널은 종종 매체의 다양한 물리적 위치들(예를 들어, 와이어들과 같은 1D 전기 도체의 다양한 접합부들 또는 광섬유와 같은 광 도체들의 1D 접합부)에 포지셔닝되는 다양한 신호 반사기들을 포함하기 때문에 이들은 종종 불완전하다. 매체들이 3D 공간에 있는 무선 통신들에 대해, 이들 반사기들은 공간 내의 다양한 위치들에 포지셔닝되는 라디오 반사기들(radio reflectors)일 수 있다. 매체 타입 및 반사기 타입에 관계없이, 반사기들은 통상적으로 다양한 에코 반사들, 주파수 시프트 등을 생성함으로써 신호 파형들을 왜곡한다. 순수 결과는, 데이터 채널 송신기에 의해 송신된, 원래는 명확하고 해석하기 쉬운 신호 파형이었던 것은, 그것이 수신기에 도달할 때까지, 원래의 신호 파형의 다양한 에코 및 주파수 시프트된 버전들의 존재에 의해 저하될 수 있다는 것이다.

통상적으로, 원격통신 업계는, 주어진 데이터 채널의 상태(채널 상태)가 통계에 기초하여 어떻게 등락할 수 있는지에 관한 통계적 프로파일을 생성하기 위해 이러한 다양한 데이터 채널 반사기들 및 다른 손상들의 통계 모델을 사용함으로써 이러한 문제에 대처하는 경향이 있다. 이러한 종래 기술은 Clarke 및 Jakes(R.H. Clarke, A statistical theory of mobile-radio reception, Bell Syst. Tech. J., 47, 957-1000(1968) 및 W.C.Jakes(ed.), Microwave Mobile Communications, Wiley, New York, 1974))의 연구(work)를 포함하며, 실제로 이러한 방법들은 업계에서 종종 Clarke-Jakes 모델들로서 지칭된다.

이들 종래 기술 모델들은, 그것이, 일반적으로 다양한 상업적 애플리케이션에 대해 충분히 견고할 장비를 통신 엔지니어들이 보수적으로 설계하는데 도움이 되기 때문에 유용했다. 예를 들어, 주파수 면에서 서로 너무 가까운 파형들이 임의의 통계적 확률로 채널 상태에 의해 서로 상에서 스미어링(smearing)되는 경향이 있다고 통계적 모델이 예측한다면, 통신 규격들은 어느 정도의 레벨의 통계적 확률로 기능하도록 채널 간 충분한 주파수 분리를 갖게 설계될 수 있다. 마찬가지로, 채널 상태들의 특정 통계적 등락들이 신호 강도 면에서 대응하는 등락을 생성한다고 통계적 모델이 보여 주면, 송신 파형들의 전력 또는 데이터 송신의 최대 레이트 또는 둘 다가 이러한 통계적 등락들에 대처하도록 설계될 수 있다.

이러한 다양한 이슈들의 훌륭한 고찰은 Pahlavan 및 Levesque("Wireless Information Networks, Second Edition", 2005, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken New Jersey)에 의해 제공된다. 이 책은 무선 라디오 신호들이, 다중-경로 페이딩, 거리에 따른 신호-드롭 오프(signal-drop off), 도플러 시프트들 및 다양한 반사기들의 산란을 포함하는 다양한 영향들을 어떻게 받는지를 논의하는 훌륭한 종래 기술 고찰을 제공한다.

종래 기술의 특정 예로서, 모바일 셀룰러 전화(셀 전화)를 위한 장비를 설계하는 과제를 고려한다. 움직이는 셀 전화가 움직이지 않는 셀 전화 타워(기지국)로부터 송신을 수신할 때, 셀 전화 타워로부터의 일부 무선 에너지가 셀 전화로 직접 이동할 수 있지만, 셀 전화 타워 송신으로부터의 무선 에너지 대부분은 통상적으로 다양한 반사기들(예들 들어, 빌딩의 평평한 측)로부터 반사될 것이고, 셀 전화 타워, 반사기 및 셀 전화 사이의 거리로 인한 다양한 시간 지연들 및 전력 손실에 처해지는, 원래의 셀 전화 타워 송신의 이러한 "레플리카들(replicas)"이 또한 셀 전화에 의해 수신될 것이다.

셀 전화가 움직이는 경우, 원래 신호의 반사된 "레플리카"는 또한 변동 정도에 따라 도플러 시프트될 것이다. 이러한 도플러 시프트들은 셀 전화 타워, 셀 전화 및 신호를 반사하는 다양한 빌딩들(반사기들)의 위치 사이의 상대적 속도 및 각도에 따라 변동될 것이다.

Clarke-Jakes 모델들과 같은 종래 기술에 따라, 송신기들, 수신기들 및 다양한 반사기들의 평균 분포들에 관한 통계적 가정이 이루어질 수 있다. 이 통계적 모델은 그 후, 예를 들어, 특정 레벨의 안정성으로, 이러한 영향들에도 불구하고 시스템이 여전히 기능하도록 시스템 파라미터들 및 안전 마진들(safety margins)을 세팅하는 것을 돕는데 사용될 수 있다. 따라서, 종래 기술은 합리적으로 견고하고 상업적으로 유용한 시스템들이 생산되도록 허용한다.

편파 효과들(Polarization effects) :

광파들 및 라디오파들과 같은 특정 타입들의 파(wave)들은 다양한 방향들 또는 배향들에서 오실레이팅할 수 있다. 예를 들어, 무선(라디오파들)은 수평 또는 수직 방향과 같은 단일 방향으로 선형으로 편파될 수 있거나, 또는 이들은 필드 회전의 방향이 시계방향 또는 반시계방향으로 변동할 수 있도록 원형으로 편파될 수 있다. 예를 들어, 무선 안테나들은 종종 선형 편파된 무선 파형들을 송신하도록 구성될 수 있다.

종종, 송신된 광파들 및/또는 라디오파들은 다양한 타입들의 편파된 파들의 코히어런트 또는 비코히어런트 혼합물로 구성된다. 일반적으로, 모든 편파 타입들의 동등한 혼합이 있는 경우, 파는 편파되지 않은 것으로 고려된다. 반대로, 하나의 편파 타입이 우세하면, 파는 우세한 편파 모드에 따라 편파된 것으로 고려된다.

반사기들은 종종 모든 편파된 파들을 정확히 동일한 방식으로 반사하진 않는다. 대신, 반사기들은 종종 다른 편파 모드들을 반사하면서, 일부 편파 모드들을 흡수한다. 예를 들어, 정반사기들(정반사)은 종종 한 방향의 편파만을 반사하며, 이는 편파된 선글라스가 종종 눈부심을 줄이는데 사용되는 이유이다. 무선 신호들의 지면 반사 또는 불규칙한 금속 객체들로부터의 반사와 같은 다른 타입들의 반사기들은 결국 반사파들의 편파 각도를 시프트되게 할 수 있다.

MIMO 기술들

MIMO(multiple-input and multiple-output) 라디오 방법들은 WiFi 및 3G MIMO 기술들을 비롯한 다수의 애플리케이션들을 위해 흔히 사용된다. MIMO 이면의 기본 원리는 Roy, 제5,515,378호, Paulraj, 제5,345,599호와 같은 다양한 미국 특허들, Golden 등의 "Detection algorithm and initial laboratory results using V-BLAST space-time communication architecture"(ELECTRONICS LETTERS 35(1), 1999년 1월 7일)와 같은 다양한 논문들에서 설명된다.

페이즈드 어레이(Phased array) 기술들

페이즈드 어레이 안테나들은 RADAR, 전파 천문학, AM 및 FM 브로드캐스팅 등을 포함하는 광범위한 애플리케이션들에 대해 사용된다. 송신기 측에서, 기본 개념은 N-슬릿 회절의 원리들에 따라 다수의(예를 들어, N개) 송신기들 또는 수신기들을 동작시키는 것이다. 따라서, 송신을 위해, N개의 송신기들 각각이 상이한 위상 시프트 각만큼 각각 오프셋된 동일한 파형을 방출할 것이다. 보강 간섭(constructive interference) 및 상쇄 간섭(destructive interference)의 회절 원리들로 인해, 위상 시프트 각에 의존하여, N개의 상이한 안테나들로부터의 결과적인 파형들의 합은 결과적인 송신된 빔에 방향성을 부여할 것이다. 유사하게, 수신을 위해, 수신기는 N개의 상이한 수신 안테나들에 의해 수신된 바와 같은 동일 파형들 사이의 위상 시프트들을 모니터링하거나 검출할 것이고, 이에 따라 실제로, 수신기 안테나 어레이에 방향성을 또한 부여한다. 페이즈드 어레이 방법들에 관한 특허들은 Shimko, 미국 특허 제4931803호 등을 포함한다.

OTFS 방법들의 검토

앞서 논의된 바와 같이, 광섬유 통신들, 전자 와이어 또는 케이블 기반 통신들 및 무선 통신들과 같은 현대의 전자 통신들은 모두, 그의 각각의 광섬유, 와이어/케이블 또는 무선 매체 또는 통신 채널들 상에서 신호들을 변조하고 이 신호들을 송신함으로써 동작한다. 여기서, 이러한 다양한 매체들은 종종 "데이터 채널들"로서 지칭된다. 광섬유 및 와이어/케이블의 경우에, 종종 이러한 데이터 채널들은 종종 공간의 적어도 하나의 차원 및 시간의 하나의 차원을 포함하는 물리적 매체(예를 들어, 섬유 또는 케이블)를 포함한다.

무선 통신들의 경우, 종종 이들 데이터 채널들은 공간의 3차원 및 시간의 1차원을 포함하는 공간의 물리적 매체(그리고 이 공간의 임의의 객체)로 구성된다. (그러나 지면 기반 무선 애플리케이션들의 가장 흔히 사용되는 상업용 세팅에서, 종종, 높이의 제 3 공간 차원은 덜 중요할 수 있고, 이에 따라 지면 기반 무선 애플리케이션들은 종종, 시간의 1차원과 더불어, 공간의 2차원 매체(객체들을 가짐)로 충분히 적절히 근사될 수 있다는 것에 주의함)

앞서 논의된 바와 같이, 신호들이 데이터 채널을 통해 이동함에 따라, (적어도 광, 무선 또는 전기 신호들의 경우에) 종종 빛의 속도 또는 그 근처에서 이동하는 다양한 신호들(예를 들어, 파형들)은 일반적으로 다양한 타입들의 저하 또는 채널 손상들에 처해진다. 이전 예에서와 같이, 신호가 광섬유 또는 와이어/케이블의 접합부에 직면할 때마다 광섬유 또는 와이어/케이블 매체에서 에코 신호가 잠재적으로 생성될 수 있다. 에코 신호들은 또한, 무선 신호들이 빌딩의 측들 및 다른 구조들과 같은 무선 반사 표면들로부터 바운스(bounce)될 때 잠재적으로 생성될 수 있다. 마찬가지로, 광섬유 또는 와이어/케이블 전파 신호가 다소 상이한 신호 전파 특성들 또는 상이한 주변 온도들을 갖는 광섬유 또는 케이블의 상이한 영역을 통과할 때 주파수 시프트들이 발생할 수 있다. 무선 신호들의 경우, 이동하는 반사기로 또는 이로부터, 또는 이동하는 운송수단(vehicle)으로 또는 이로부터 송신된 신호는, 주파수 시프트를 또한 초래하는 도플러 시프트(Doppler shift)에 처해진다. 또한, 근본 장비(즉, 송신기들 및 수신기들)는 항상 완벽하게 동작하진 않으며 주파수 시프트들을 또한 생성할 수 있다.

이러한 에코 효과들 및 주파수 시프트들은 원치 않으며, 이러한 시프트들이 너무 커지면, 신호 송신의 레이트들을 낮출 뿐만 아니라, 에러 레이트들을 높일 수 있다. 따라서, 이러한 에코 효과들 및 주파수 시프트들을 감소시키는 방법은 통신 분야에서 높은 활용성을 갖는다.

출원인의 미국 특허 출원들 US 61/349,619, US 13/430,690 및 13/927,091는 물론, 미국 특허들 제8,547,988호 및 제8,879,378호에 예시된 이전의 연구에서, 본 출원인은, 종래 기술의 방법들에 의해 이전에 이용된 것보다 더 큰(예를 들어, 시분할 다중 액세스(TDMA), 이동 통신용 글로벌 시스템(GSM), 코드 분할 다중 액세스(CDMA), 주파수 분할 다중 액세스(FDMA), 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 또는 다른 방법들과 같은 종래 기술의 방법들보다 더 큰) 범위의 시간, 주파수 및 스펙트럼 형상들(파형들)에 걸쳐 데이터 심볼들을 확산시킴으로써 동작하는 무선 신호 변조의 새로운 방법을 교시한다.

US 13/117,119에서 "Orthonormal Time-Frequency Shifting and Spectral Shaping(OTFSSS)"(이후 US 13/430,690과 같은 추후 특허 출원들에서 더 단순히 "OTFS"의 줄임말로 지칭됨)라고 앞서 칭해지는 출원인의 방법들은 이전의 방법들보다 큰 "청크들(chunks)들" 또는 프레임들에서 데이터를 송신함으로써 동작된다. 즉, 종래 기술의 CDMA 또는 OFDM 방법이 설정된 시간 간격에 걸쳐 통신 링크(예를 들어, 데이터 채널)를 통해 "N"개의 심볼들의 유닛들 또는 프레임들을 인코딩 및 전송할 수 있지만, 출원인의 OTFS 방법은 통상적으로 N² 심볼들의 최소 단위 또는 프레임을 토대로 할 것이고, 종종 더 긴 시간 기간에 걸쳐 이러한 N² 심볼들을 종종 송신한다.

일부 OTFS 변조 실시예들에서, 송신되는 각각의 데이터 심볼 또는 엘리먼트는 또한, 종래 기술의 방법들에 대한 경우보다 시간, 주파수 및 스펙트럼 형상 공간에서 훨씬 큰 정도로 확산된다. 결과적으로, 수신기 단에서, 종종 임의의 주어진 데이터 심볼의 값을 구하기(resolve) 시작하는데 더 오랜 시간이 걸렸는데, 그 이유는 이 심볼은 N² 심볼들의 전체 프레임이 수신됨에 따라 점진적으로 빌트-업(built-up)되거나 누적되어야 하기 때문이다.

따라서, 출원인의 종래의 연구는 N·N(N²)(예를 들어, N×N, N 곱하기 N) 심볼들의 콘볼루션 단위 매트릭스들(데이터 프레임들)에서 데이터를 송신하도록 시간, 주파수 및 스펙트럼 성형의 조합을 사용하는 무선 통신 방법을 교시한다. 일부 실시예들에서, 모든 N² 데이터 심볼들은 N개의 확산 시간 간격들(예를 들어, N개의 무선 파형 버스트)에 걸쳐 수신되거나, 또는 전혀 수신되지 않는다(예를 들어, N개의 버스트들의 수신은 원래의 데이터 비트들을 재구성하기 위해 필요함). 다른 실시예들에서, 이 요건은 완화되었다.

송신 프로세스에 대한 시간, 파형들 및 데이터 심볼 분포를 결정하기 위해, N² 크기의 데이터 프레임 매트릭스는 예를 들어, 제 1 N·N 시간-주파수 시프팅 매트릭스로 곱해질 수 있고, 순열화되고, 그 후 제 2 N·N 스펙트럼 성형 매트릭스로 곱해지며, 그리하여 결과적인 N·N 매트릭스 전체에 걸쳐 각각의 데이터 심볼을 혼합한다. 이 결과적인 데이터 매트릭스는 그 후 일련의 N개의 OTFS 심볼 파형 버스트들로서 시간 슬라이스 단위로 하나의 엘리먼트 상에서 선택, 변조 및 송신되었다. 수신기에서, 레플리카 매트릭스가 재구성되고 디콘볼루팅되어 원래 송신된 데이터의 카피를 드러낸다.

예를 들어, 미국 특허 출원 제13/117,119호에 의해 교시된 일부 실시예들에서, OTFS 파형들은, 통상적으로 프로세서 및 소프트웨어 구동 무선 송신기들 및 수신기들을 사용하여, 통신 링크를 통해 시간 단위로 하나의 데이터의 프레임([D]) 상에서 송신 및 수신될 수 있다. 따라서 예를 들어, 모든 다음 단계들은 보통 적어도 하나의 프로세서를 사용하여 자동으로 완료된다.

이 제 1 접근법은 통상적으로 N²까지의 데이터 엘리먼트의 매트릭스를 포함하는 데이터의 프레임들을 사용했으며 N은 1보다 크다. 이 방법은 제 1 N×N 매트릭스([U₁]) 및 제 2 N×N 매트릭스([U₂])를 포함하는 정규 직교 매트릭스 세트를 생성하는 것에 기초하였다. 통신 링크 및 정규 직교 매트릭스 세트는 통상적으로, 하나의 시간 확산 간격(예를 들어, 하나의 버스트)에 걸쳐 제 1 N×N 매트릭스([U₁]), 데이터의 프레임([D]) 및 제 2 N×N 매트릭스([U₂])의 매트릭스 곱으로부터 적어도 N개의 엘리먼트들을 송신할 수 있도록 선택된다. 여기서, 각각의 시간 확산 간격은 적어도 N개의 시간 슬라이스들로 구성될 수 있다. 이 방법은 통상적으로, 제 1 N×N 매트릭스([U₁]) 및 데이터의 프레임([D])의 제 1 매트릭스 곱을 형성하고, 그 후 가역 순열(invertible permutation) 연산(P)에 의해 제 1 매트릭스 곱을 순열화하여 순열화된 제 1 매트릭스 곱(P([U₁][D]))을 발생시킴으로써 동작된다. 이 방법은 그 후, 이 방법에 따라 콘볼루팅된 데이터 매트릭스(convoluted data matrix)를 형성하도록 이 순열화된 제 1 매트릭스 곱(P([U₁][D])) 및 제 2 N×N 매트릭스([U₂])의 제 2 매트릭스 곱을 형성하며, 이 콘볼루팅된 데이터 매트릭스는 무선 통신 링크를 통해 송신 및 수신될 수 있다.

송신기 측에서, 각각의 단일 시간-확산 간격(예를 들어, 버스트 시간)에 대해, 방법은 콘볼루팅된 데이터 매트릭스의 N개의 상이한 엘리먼트들을 선택함으로써 동작되고, 이 시간 확산 간격의 상이한 시간 슬라이스들에 걸쳐, 이 방법은, 프로세서 및 통상적으로 소프트웨어 제어 무선 송신기를 사용하여 콘볼루팅된 데이터 매트릭스의 N개의 상이한 엘리먼트들로부터 하나의 엘리먼트를 선택하고, 이 엘리먼트를 변조하고, 각각의 엘리먼트가 그 자신의 시간 슬라이스를 점유하도록 이 엘리먼트를 무선으로 송신한다.

수신기 측에서, 수신기(통상적으로 프로세서 제어 소프트웨어 수신기)는 다양한 시간 확산 간격들(버스트 시간들)의 상이한 시간 슬라이스들에 걸쳐 콘볼루팅된 데이터 매트릭스의 이들 N개의 상이한 엘리먼트들을 수신하고, 이 콘볼루팅된 데이터 매트릭스의 N개의 상이한 엘리먼트들을 복조할 것이다. 이들 단계들은 수신기에서 콘볼루팅된 데이터 매트릭스의 레플리카들을 재어셈블링하도록 총 N번까지 반복될 것이다.

수신기는 그 후 콘볼루팅된 데이터 매트릭스로부터 원래의 데이터의 프레임([D])을 재구성하기 위해 제 1 N×N 매트릭스([U₁]) 및 제 2 N×N 매트릭스([U₂])를 사용할 것이다. 이 방법의 일부 실시예들에서, 임의의 데이터의 프레임([D])의 임의의 데이터 엘리먼트는 콘볼루팅된 데이터 매트릭스가 완전히 복원될 때까지 완전한 정확도로 재구성되도록 보장될 수 없다. 실제로, 시스템은 또한, 그것이 콘볼루팅된 데이터 매트릭스로부터 적어도 몇 개의 엘리먼트들의 손실에 대처할 수 있도록 약간의 리던던시를 갖게 구성될 수 있다.

미국 특허 출원 제13/117,119호 및 그의 가출원 제61/359,619호는 또한, 무선 통신 링크 상에서 적어도 하나의 데이터의 프레임([D])을 송신하고 수신하는 대안적인 접근법을 교시하며, 재차, 이 데이터의 프레임은 일반적으로 N²까지의 데이터 엘리먼트들(N은 1보다 큼)의 매트릭스를 포함한다. 이 대안적인 방법은, 각각의 데이터(엘리먼트)의 값이 송신될 때 복수의 무선 파형들에 걸쳐 확산되도록, 데이터의 프레임([D])의 데이터 엘리먼트들을 콘볼루팅함으로써 작동하며, 여기서, 이 복수의 무선 파형들의 각각의 개별 파형은 특징적인 주파수를 가질 것이고, 이 복수의 무선 파형들의 각각의 개별 파형은 데이터 프레임으로부터 복수의 이들 데이터 엘리먼트들로부터의 콘볼루팅된 결과들을 전달할 것이다. 이 방법에 따라, 송신기는, 각각의 데이터 엘리먼트의 값이 재차 일련의 파형 버스트들로서, 복수의 시간 간격들에 걸쳐 송신된 복수의 주파수 시프트된 무선 파형들로서 송신되도록 복수의 시간 간격들에 걸쳐 이 복수의 무선 파형들의 주파수를 시프팅함으로써 콘볼루팅된 결과들을 자동으로 송신한다. 수신기 측에서, 수신기는 여러 번에 걸쳐 송신된 이 복수의 주파수 시프트된 무선 파형 버스트를 수신하고 프로세서를 사용하여 이를 디콘볼루팅(deconvolute)하고, 이에 따라 적어도 하나의 원래 송신된 데이터의 프레임([D])의 레플리카를 재구성할 것이다. 여기서 다시, 일부 실시예들에서, 콘볼루션 및 디콘볼루션 방식은, 실질적으로 복수의 주파수 시프트된 무선 파형들 모두가 복수의 파형 버스트들로서 송신되고 수신될 때까지 임의의 데이터의 프레임([D])의 임의의 데이터 엘리먼트가 완전한 정확도로 재구성되는 것이 보장될 수 없도록 선택될 수 있다. (실제로, 앞서와 같이, 시스템은 또한, 그것이 적어도 몇 개의 순환적으로 주파수 시프트된 무선 파형들의 손실에 대처할 수 있도록 약간의 리던던시를 갖게 구성될 수 있음.) 프레임들 사이에서, 시간 시프트들 및 주파수 시프트들의 동일한 패턴이 반복될 수 있으므로, 프레임들 사이에서, 이러한 시간 시프트들 및 주파수 시프트들은 일부 실시예들에서 순환(cyclic) 시간 시프트들 및 순환 주파수 시프트들로서 간주될 수 있다.

그러나 주어진 프레임 내에서, 시간 시프트들 및 주파수 시프트들은 일부 실시예들에서 순환 시간 시프트 및 순환 주파수 시프트일 수도 있지만, 항상 그럴 필요는 없다. 예를 들어, 시스템이 N개의 시간 기간들에 걸쳐 M개의 주파수들을 사용하여 M×N의 데이터의 프레임을 송신하는 경우를 고려한다. 여기서, 각각의 시간 기간에 대해, 시스템은 M개의 상호 직교 반송파 주파수(예를 들어, 톤들, 부반송파들 등)를 사용하여 M개의 OTFS 심볼들을 동시에 송신할 수 있다. OTFS 반송파 주파수(톤들, 부반송파들)는 모두 서로 직교하며, N개의 시간 기간을 고려하면, 각각의 시간 기간에 또한 재사용되지만, 달리, 순환적일 필요는 없다.

다른 실시예들에서, 미국 특허 출원들 제14/583,911호, 제13/927,091호; 제13/927,086; 제13/927,095호; 제13/927,089호; 제13/927,092호; 제13/927,087호; 제13/927,088호; 제13/927,091호; 및/또는 가출원 제61/664,020호에서 이전에 개시된 방법들은 본원에서 개시된 OTFS 변조 방법들 중 일부에 대해 사용될 수 있다. 미국 특허 출원들 제62/027,231호, 제13/927,091호; 제13/927/086호; 제13/927,095호; 제13/927,089호; 제13/927,092호; 제13/927,087호; 제13/927,088호; 제13/927,091호; 제14/583,911호 및 제61/664,020호의 전체 내용들은 그 전체가 본원에 포함된다.

본 발명은, 현대의 전자공학 및 현대의 신호 프로세싱 방법들이 이제 이전에 논의된 Clarke-Jakes 모델과 같은 앞선 통계 기반의 채널 상태 모델들을, 데이터 채널의 정확한 상태의 실제 지식으로 대체하는 것을 가능하게 한다는 통찰(insight)에 부분적으로 기초하며, 이 실제 지식은 그 후 훨씬 더 높은 레벨의 데이터 송신 속도, 페이드 저항 및 신뢰성을 달성하는데 사용될 수 있다. 실제로, 종래 기술에 비해 한자리 또는 심지어 2자리 초과의 개선들이 본원에서 설명되는 방법들에 따라 실현될 수 있다.

앞서 논의된 바와 같이, 섬유, 케이블 및 무선 데이터 채널들과 같은 데이터 채널들은 통상적으로, 데이터 채널을 따라 미지의 위치에 배치된 반사 구조들(반사기들) 및 다른 채널 불완전성들의 존재에 의해 손상된다. 이러한 반사 구조들은 결국, 채널을 통해 이동하는 송신된 파형들이 결국 파형들이 수신기에 도달할 때까지 다양한 타입들의 에코들 및 주파수 시프트들을 생성하게 하는 미지의 채널 상태로 채널을 진입시킨다. 이러한 다양한 불완전성들의 총계는 데이터 채널의 "채널 상태"라 불릴 수 있다.

본 발명은, 앞선 Clarke-Jakes 모델과 같이 데이터 채널들의 상태를 추정하는 종래 기술의 방법들이 임의의 주어진 실세계 데이터 채널의 실제 채널 상태를 본질적으로 결정 불가능한 것으로 간주하는 경향이 있다는 통찰에 부분적으로 기초한다. 대신에, 종래 기술의 방법들은 단순히 통계 평균 데이터 채널들을 설명하도록 시도하고, 이 평균 모델에 관한 통계적 등락들에 대해 견고하게 되는 경향이 있는 보수적인 동작 방법을 교시한다. 이 종래 기술의 접근법의 비용은, 한편으로, 실제 채널 상태가 통계적 평균보다 양호할 때, 통계적 데이터 채널 접근법은 데이터가 전송되는 레이트를, 데이터 채널이 실제 지원할 수 있는 것보다 훨씬 더 낮은 레벨로 인위적으로 제한한다는 것이다. 대안적으로, 실제 채널 상태가 통계적 평균보다 상당히 나쁠 때, 열악한 채널 상태에 대해 적절하게 적응하는 대신에, 종래 기술의 방법들은 명백한 랜덤 신호 페이딩 이벤트를 대신 경험할 것이고, 신뢰할 수 없게 동작할 것이다.

본 발명은, 광범위한 채널 상태들에 걸쳐 보다 일반적으로 견고한 타입의 통신을 생성하기 위해 이전에 사용된 OTFS 방법들이 (데이터 채널 상태들의 매우 정확한 실시간(또는 거의 실시간) 모델들을 생성하기 위한) 상이한 목적을 위해 사용될 수 있다는 통찰에 부분적으로 기초한다. 채널 상태의 이러한 매우 정확한 실시간 또는 거의 실시간 모델들이 사용 가능하면, 프로세서 장착된 송신기 및 수신기는 데이터 송신 및 수신 모드를 자동으로 조정하여 데이터 채널의 실세계 채널 상태를 지속적으로 조정하기 위해 이 정보를 사용할 수 있다. 이는 데이터 채널이 (종종 그 특정 데이터 채널 및 채널 상태에 대한 물리적 한계 근처의) 훨씬 더 높은 레이트에서 항상 동작되고, 동시에, 시스템이 다양한 채널 손상들을 자동으로 보상할 수 있기 때문에 보다 결정론적으로(deterministically) 동작할 수 있다.

본 개시에서, OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들을 사용하여 채널 상태의 적어도 상세한 2차원 모델을 자동으로 생성하는 방법이 제시된다.

이 방법은, 실세계 데이터 채널의 실제 채널 상태가 매우 복잡할 수는 있지만, 통계 모델들 대신 기브 업 및 재정렬(giving up and resorting)을 단순히 교시하는 다음의 종래 기술의 실현이 포기될 수 있다는 통찰에 부분적으로 기초한다. 대신에, 종종 실시간으로, 실제 채널 상태의 복잡도들을 채널 상태의 적어도 단순화된 2차원 표현으로 맵핑하도록 동작하는 OTFS 타입 파일롯 신호 방법들을 사용함으로써 매우 우수한 결과들이 획득될 수 있다. 채널 상태의 이 2차원 표현(여기서 2D 채널 상태라고 불림)은 물론 "실제" 채널 상태의 근사일 뿐이지만, 이 2D 채널 상태가 그 후 데이터 송신을 지속적으로 최적화하기 위해 시스템에 의해 자동으로 사용될 수 있기 때문에 그것은 매우 유용할 수 있다.

논의될 바와 같이, 2D 채널 상태 정보를 생성하기 위한 OTFS 파일롯 신호의 본 발명의 사용은 원격통신 산업의 다수의 양상들에서 광범위하게 사용될 수 있다. 레거시 신호를 송신하는 심지어 레거시 데이터 채널의 2D 채널 상태가 이해되면, 이 2D 채널 상태는 동작을 개선하기 위해 심지어 레거시 송신기들 및 수신기들에 의해 자동으로 사용될 수 있다. 실제로, 극단적인 예로서, 타임머신이 이용 가능하다면, 본원에서 설명되는 본 발명의 OTFS 파일롯 신호 방법은 심지어 원래의 1858 대서양 케이블 상에서 모스 코드를 송신 및 수신하는데 사용할 개선된 파형들을 생성하는데 사용될 수 있다.

본원에서 설명되는 방법은 이에 따라 다양한 타입의 레거시 신호 송신 방법들을 사용하는 광섬유 매체, 도전성 와이어 매체와 함께 유용하게 사용될 수 있지만, 다른 실시예들에서, 본원에서 설명되는 2D 채널 상태 결정(취득) 방법들은 무선 애플리케이션에 극도로 유용하다.

무선 데이터 채널들에 대해, 채널 상태의 훨씬 더 상세한 2D 모델은 파일롯 신호 프로세스에서 다수의 안테나 및 편파를 사용함으로써 생성될 수 있다. 2D 채널 상태가 알려지면, 본원에서 설명되는 방법은 데이터 송신 레이트를 추가로 부스팅하기 위해 채널 불완전성들(2D 채널 상태에 의해 노출되고 특성화됨)을 자동으로 사용함으로써 역설적으로 그리고 비-직감적으로 불완전한 데이터 채널을 불이익으로부터 이점으로 전환할 수 있다.

따라서, 본원에서 설명되는 OTS 파일롯 신호 방법들 및 2D 채널 상태 취득 방법들은 다수의 타입들의 미디어에서 레거시 데이터 송신 모드들을 개선하는데 사용할 수 있고 비-레거시 OTFS 데이터 송신 방법들을 사용하여 새로운 타입의 견고하고 고용량의 무선 통신을 생성하는데 특히 유용하다.

요약하여, 그리고 제한적인 것으로 의도되지 않는 지나친 단순화로서, 이들 방법은 OTFS 파일롯 신호 방법을 사용하여 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득함으로써 동작한다. 이는 파일롯 심볼 파형들에 관한 손상된 데이터 채널의 영향이 검출 가능하고 및 정량화 가능하게 되도록 허용하게 선택되는 OTFS 인코딩된 파일롯 영역들을 전송함으로써 행해질 수 있다. 이들 OTFS 파일롯 심볼들은 통상적으로 OTFS 시간-주파수 그리드에 따라 종종 시간 및 주파수에 의해 이격된 일련의 OTFS 파일롯 파형 버스트로서 송신된다. 이들 파일롯 심볼들(종종 복수의 파일롯 심볼들로서 종종 기술됨)은 다른 OTFS 시간-주파수 그리드 좌표들에 따른 다른 제로(엠티(empty) 공간들) 또는 기본 파일롯 심볼들과 함께 적어도 하나의 실제 송신된 파일롯 심볼만큼 작게 포함할 수 있다.

본 발명에 따라, 가능한 2개의 일반적인 타입들의 파일롯 심볼들이 존재한다는 것에 주의한다. 본 발명의 하나의 형태 또는 실시예에서, 파일롯 심볼들은, OTFS 데이터 심볼과 동일한 타이밍, 주파수 범위 및 일반적인 스펙트럼 타이밍에 따라 송신되지만, 그럼에도, 파일롯 심볼들이 송신기에서 모든 송신된 심볼들에 걸쳐, 그리고 복수의 시간 및 주파수 조합에 걸쳐 스미어링되거나 분배된다는 일반 OTFS 데이터 심볼 요건에 종속되지 않을 것이다. 이는 일반적으로 여기서 논의된 실시예이다. 이들 OTFS 파일롯 심볼들(또는 송신된 때의 파형들)은, 대안적인 명명법에서 "OTFS 연관된 파일롯 심볼들"로 불릴 수 있다.

그러나 파일롯 심볼들 중 적어도 일부가, 시스템이 데이터 심볼을 처리하는 것과 동일한 방식으로 시스템에 의해 처리되는 본 발명의 제 2 형태 또는 실시예가 가능하며 ― 여기서 적어도 일부의 파일롯 심볼들은, 송신기에 의해, OTFS 데이터 심볼들과 동일한 방식으로 복수의 시간들 및 주파수들에 걸쳐 스미어링되거나 분배된다. 실제로 이러한 OTFS 파일롯 심볼들은 심지어 OTFS 데이터 심볼들로 스미어링되거나 분배될 수 있다. 이 후속 방법은 본 개시에서 덜 일반적으로 논의되지만, 이러한 대안적인 접근법은 특정한 활용성을 가지며, 따라서 또한 본 발명의 일부 실시예들에서 또한 사용될 수 있다. 이 제 2 실시예에서, 대안적인 명명법에서, 파일롯 심볼들은 "OTFS 인코딩된 파일롯 심볼들" 또는 "OTFS 변조된 파일롯 심볼들"로 불릴 수 있다.

그러나 일반적으로 본원에서의 논의 대부분은 "OTFS 연관된 파일롯 심볼들"에 초점을 둘 것이고 달리 지정되지 않으면, 본원에서 논의된 파일롯 심볼들 및 파형들은 일반적으로 OTFS 연관된 파일롯 심볼들이 될 것이다.

수신기는 통상적으로, 도달 시간 및 주파수에 따라, 수신된 OTFS 파일롯 버스트들을 특성화하는 수신기 빈 구조에 따라 채널 콘볼루팅된 OTFS 파일롯 버스트들을 수신하도록 구성될 수 있다. 통상적으로, 수신기 빈 구조의 분해능은 송신기 OTFS 시간-주파수 그리드의 분해능보다 더 미세하게 되어서(예를 들어, 더 높은 분해능을 생성하도록 주파수 및 시간 분할들이 더 작아질 것임), 도달 시간 및 주파수에서의 상대적으로 작은 시프트들이 분석될 수 있게 한다. 파일롯 심볼들, 송신기 OTFS 시간 주파수 그리드 및 수신기 빈 구조는, 방법이 그 특정 2D 채널 상태에 대한 적어도 일부의 2D 채널 상태 효과들을 검출하는 것을 가능케 하도록 선택될 수 있다.

수신기는 그 후 수신기 빈 구조에 따라 수신된 바와 같은 채널 콘벌루팅된 OTFS 파일롯 버스트들을 분석하고, 손상된 데이터 채널이 OTFS 파일롯 버스트들을 어떻게 왜곡했는지 특히, 손상된 데이터 채널이 그의 보통 예상되는(채널 상태 효과 없음) 수신기 빈 좌표들로부터 원래의 OTFS 파일롯 버스트들의 시간 지연된 또는 주파수 시프트된 버전들에 대응하는 다른 수신기 빈 좌표들로 OTFS 파일롯 버스트들을 어떻게 프로젝팅했는지를 설명하기 위해 적어도 하나의 2D 임펄스 응답을 결정할 수 있다. 여기서, Z-변환 방법, 매트릭스 방법 및 다른 변환 방법들과 같은 다양한 2D 변환 방법들이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 데이터 심볼들은 또한 파일롯 신호들과 함께 송신될 수 있다. 여기서 종종 OTFS 파일롯 버스트들이 데이터 채널에 의해 어떻게 왜곡되었는지를 설명하는 변환의 인버스 또는 이 변환의 프로젝션들은 또한 데이터 심볼들의 채널 유발 왜곡을 클린 업(clean up)하기에 또한 충분할 것이다.

설명될 바와 같이, 이들 방법들은 본원에서 설명되는 기본 2D 채널 상태 취득 방법에 여분의 차원들을 사실상 추가함으로써 더욱 강화될 수 있다. 편파의 여분의 차원은 상이한 타입들의 반사기들 간을 추가로 구별하는데 도움을 주도록 사용될 수 있다. 이들 방법들이 공간 내의 다수의 공간적으로 분리된 다수의 송신 안테나들, 수신 안테나들 및 반사기들의 다양한 조합들을 추가로 구분할 수 있기 때문에, 여분의 차원 안테나 공간 분리(종종 모니터링 파형 위상 또는 파형 방향성과 함께)가 또한 보다 정확한 2D 채널 상태 정보를 제공하기 위해 사용될 수 있다.

종래 기술의 방법들만이 사용되는 경우, 동일한 시간, 주파수 및 파형 기본 형상을 사용하여 다수의 데이터 스트림들을 (다수의 안테나들을 갖는 송신기를 사용하여, 다수의 안테나들을 갖는 수신기로) 송신하는 것은 종종 실현 불가능하다. 이는 종래 기술의 수신기들이 종종 이러한 다수의 스트림들 간을 구분할 수 없기 때문이다. 추가 문제는, 데이터 채널들이 통계적 방법들 이외의 것으로 특성화하기에 불가능하거나 완전하다고 가정하는 경향이 있는 종래 기술은, 다수의 스트림들이 안전한(unbreakable) 코드와 다르지 않게, 이들이 데이터 채널을 통해 이동함에 따라 절망적으로 콘볼루팅(convolute)될 수 있고, 이들이 수신기에 도달할 때까지 절망적으로 뒤섞일 수 있다는 것이다.

그러나 여기에 설명된 2D 채널 상태 취득 방법의 보다 정교한 버전들을 적어도 사용함으로써, 송신기 및 수신기는 상이한 스트림들로부터 오는 데이터를 분리하는 것을 돕기 위해 반사기들 및 다른 채널 불완전성들을 이용하도록 2D 채널 상태에 대한 그의 우수한 지식을 활용할 수 있다. 이 방법을 사용함으로써, 다양한 반사기들(이들 중 일부는 이동중일 수 있음)로 클러터링(clutter)된 "불완전한" 데이터 채널은 반사기들이 없고 클러터도 없는 완전한 데이터 채널보다 실질적으로 더 높은 데이터 송신 레이트를 실제로 지원할 수 있다는 점에서, 순수 효과가 약간 자기모순적이다.

도 1a는 단일 송신기 및 단일 수신기를 연결하는 무선 데이터 채널의 단순화된 모델을 도시한다. 이 단순화된 모델은 단지 하나의 신호 반사기를 갖는다.
도 1b는, 본 발명의 OTFS 송신기들 및 OTFS 수신기들이 연관된 메모리와 함께 송신기 및 수신기 프로세서들을 사용하여, 송신기의 OTFS 시간-주파수 그리드에 따라 OTFS 파일롯 및 데이터 심볼들을 (그의 연관된 OTFS 파형들, 시간들 및 주파수들을 사용하여) 어떻게 송신하고 수신기의 대응하는 OTFS 시간-주파수 빈 구조에 따라 OTFS 심볼들을 (그의 연관된 OTFS 파형들, 시간들 및 주파수들을 사용하여) 어떻게 수신하는지를 도시한다. 도 1b는 또한 직접 OTFS 파일롯 버스트들(예를 들어, 어떠한 반사들도 없이 송신기로부터 수신기로 직접 이동하는 버스트들)이 수신기에서 어떻게 수신되는지를 도시한다.
도 1c는 레플리카 OTFS 파형 버스트들(예를 들어, 여기에 도시된 이동 반사기와 같은 반사기로부터 바운스되는 버스트)이 수신기 빈 구조에 따라 수신기에 의해 어떻게 수신되는지를 도시한다. 여기서 모든 OTFS 파형 버스트들은 (이동한 거리로 인한) 시간 및 (도플러 효과들로 인한) 주파수 둘 다에서 변위된다.
도 1d는 채널-콘볼루팅된 OTFS 파형 버스트들(직접 버스트들 및 레플리카 버스트들의 합)이 수신기 빈 구조에 따라 수신기에 의해 어떻게 수신되는지를 도시한다.
도 2a는 편파된 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트가 손상된 데이터 채널에서 상이한 타입들의 반사기들을 추가로 구별하는데 어떻게 사용될 수 있는지를 도시한다.
도 2b는 도 2a로부터의 송신기가 그의 편파된 수평 및 수직 안테나들로부터 상이한 시간, 주파수 및 OTFS 파형 동기화된 데이터 스트림들을 어떻게 송신할 수 있는지를 도시한다.
도 2c는, 수신기의 수평 편파된 안테나 OTFS 시간-주파수 빈 구조 상의 수신기 수신이 여기서 도시된 것을 제외하면, 본질적으로 도 2b와 동일하다.
도 3a는, 시스템이 또한 데이터 채널의 2D 채널 상태를 추가로 특성화하고 데이터의 다수의 스트림을 또한 동시에 송신하기 위해 MIMO(공간적으로 분리된 송신 및 수신 안테나들) 및 OTFS 파일롯 심볼 및 데이터 심볼 파형 버스트를 어떻게 사용할 수 있는지를 도시한다.
도 3b는 도 3a로부터의 MIMO 송신기가 그의 공간적으로 분리된 우측 및 좌측 안테나로부터의 상이하지만, 시간, 주파수 및 OTFS 파형 동기화된 데이터 스트림들을 어떻게 송신할 수 있는지, 그리고 MIMO 수신기의 공간적으로 분리된 안테나 중 하나 및 대응하는 빈 어레인지먼트에 의해 어떻게 수신되는지를 도시한다.
도 3c는 MIMO 수신기의 다른 공간적으로 분리된 안테나에 의해 수신된 신호들 및 대응하는 빈 어레인지먼트가 여기서 도시되는 것을 제외하면, 본질적으로 도 3b의 반복이다.
도 4는 MIMO 수신기가 그의 우측 및 좌측 안테나들 상에서 OTFS 빈 구조에 따라 2개의 송신된 스트림들을 수신한 후의 예를 도시한다. MIMO 수신기 프로세서는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 계산하기 위해 알려진 파일롯 심볼들을 사용하고, 그 후 OTFS 데이터 심볼의 디콘볼루팅을 돕기 위해 이를 또한 사용할 수 있다.
도 5는 OTFS 파일롯 심볼들 및 OTFS 데이터 심볼들이 재차, 동일한 OTFS 시간-주파수 송신기 OTFS 그리드 상에 있는 실시예를 도시하지만, 여기서 OTFS 파일롯 심볼 영역은 OTFS 데이터 심볼들을 송신하는데 달리 사용되는 그리드의 영역 내에 임베딩된다.
도 6은 일련의 N개의 연속적인 OTFS 파형 버스트들을 송신하기 위해 프로세서(도 1b 참조)를 사용하는 OTFS 송신기의 예를 도시한다.
도 7은 OTFS 수신기의 예를 도시한다. 앞서 논의된 바와 같이, 이 수신기는, 수신기가 이전에 설명된 OTFS 수신기 빈 구조에 따라 복수의 시간들 및 주파수들에서 인입하는 OTFS 파형들을 동시에 추적할 수 있도록 수신기 프로세서(도 1b 참조) 및 연관된 메모리에 의해 정상적으로 제어될 것이다.

앞서 논의된 바와 같이, 본 발명은, 신호 세기의 변동들(예를 들어, 때때로의 신호 페이딩, 신호가 얼마나 오랫동안 코히어런트로 유지되는지, 신호 주파수 범위들 중 얼마나 큰 범위가 코히어런트로 예상될 수 있는지)을 통계적 방법으로만 처리할 수 있는 것으로 간주하는 경향이 있는 이전의Clarke-Jakes 모델과 같은 종래 기술의 방법들과 대조적으로, 데이터 채널(통신 채널)의 근본 구조가 노출되고 신호 왜곡의 다양한 원인(예를 들어, 다양한 반사들, 주파수 시프트들, 다른 시프트들 등)이 대신 정리되거나 "해결"되는 경우 더 우수한 결과들이 획득될 수 있다.

본 개시의 주요 초점은 ("공간"이 공기 및 심지어 구름, 빗방울, 우박 등과 같은 다른 자연적 공수 객체로 충진되는 지구 상의) 공간의 3차원 및 시간의 1차원을 통해 (종종 마이크로파 주파수 및 그 이상까지의 다양한 주파수의 라디오 신호를 사용하여) 데이터를 송신하는 무선 데이터 채널들에 있다. 그러나 본원에서 개시되는 개념들 대부분은 다른 매체들(예를 들어, 물, 도전성 금속들, 투명 고체들 등)에서 동작하는 다른 데이터 채널에 대해 또한 사용될 수 있다. 따라서, 무선 예들의 사용은 제한하는 것으로 의도되지 않는다.

본 발명은 프로세서들(예를 들어, 대중적인 Intel x86 시리즈의 프로세서들과 같이 흔히 사용되는 프로세서일 수도 있는 마이크로프로세서들) 및 디지털 신호 프로세서들과 같은 현대의 전자 컴포넌트들을 사용하며; 예를 들어, 다양한 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이들(FPGA)에 의해 구현될 수 있는 현대의 소프트웨어 구성 무선 송신기들 및 수신기들을 종종 사용할 것이다. 여기서, Harris의 "Digital Receivers and Transmitters Using Polyphase Filter Banks for Wireless Communications"(IEEE transactions volume 51(4), 2003년 4월, 1395-1412쪽) 방법이 이용된다. 주문형 집적 회로(ASIC)들 및 다른 타입들의 디바이스들 및 방법들이 또한 사용될 수 있다.

본 발명의 하나의 고유한 양상은, 그것이 OTFS 파일롯 및 데이터 심볼들 및 OTFS 파일롯 및 데이터 파형 버스트들로서 본 명세서에서 종종 지칭되는 직교 시간 시프트되고 주파수 시프트된 무선 파형 버스트의 형태로, 그의 파일롯 심볼들 및 데이터 심볼들을 종종 송신한다는 것이다. 이러한 OTFS 파형 버스트들은 미국 특허들 제8,547,988호 및 제8,879,378호 뿐만 아니라 미국 특허 출원들 제61/349,619호, 제13/430,690호, 제13/927,091호에서 이전에 개시된 다양한 방법들에 의해 구현될 수 있으며, 이들 모두는 그 전체가 본원에 인용에 의해 포함된다. 이러한 앞선 개시들은 이에 따라, OTFS 파형 기술의 다양한 양상들에 대한 보다 상세한 설명은 물론, OTFS 심볼들 및 데이터 프레임들을 구현하는 다양한 방법들에 관한 보다 상세한 설명을 포함하며, 이 개시들로부터의 일부 중요한 양상들은 본원에서 반복될 것이다.

적어도 데이터 송신에 관한 한, OTFS 방법들은 본질적으로 복수의 직교 시간 시프트되고 주파수 시프트된 무선 파형 버스트들에 걸쳐 각각의 송신된 데이터 비트를 확산시킴으로써 작동하여서, 본질적으로 각각의 모든 데이터 비트는 주어진 시간 및 주파수 범위에 걸쳐 분배된, 모두 동일한 기저 파형의 순열에 기초한 다수의 서로 직교하는 무선 파형 데이터 버스트들을 통해 결국 목적지로부터 수신기까지 이동되게 한다. 효율을 위해, 매우 다수의 데이터 심볼들(각각은 잠재적으로 다수의 비트의 데이터를 포함함)이 동시에 처리된다. 통상적으로, OTFS 매트릭스 수학(일반적으로 송신기 프로세서에 의해 처리됨)은 이들 데이터 심볼들을 복수의 OTFS 데이터 심볼들로 재패키징할 것이며, 본질적으로 각각의 데이터 비트의 일부를 포함하는 OTFS 데이터 심볼이 송신된다. 이들 OTFS 데이터 심볼들은 각각의 상이한 OTFS 파형 버스트의 변조를 제어하는데 사용되고, 데이터는 OTFS 심볼 변조된 OTFS 파형 버스트들의 형태로 송신된다. 데이터를 수신하는 것과 관련하여, 본질적으로, 수신된 OTFS 심볼을 사용하여 원래 송신된 데이터 비트들을 해결하기 위해 수신기가 매트릭스 수학을 사용하는 프로세스를 시작할 수 있기 전에, 수신기는 본질적으로 OTFS 심볼들의 전체 배치(batch)(데이터 프레임)를 수신하기 위해 대기해야 한다. 그러나 OTFS 파일롯 심볼들은 데이터를 송신하는데 사용되지 않고, 이에 따라 이러한 제한을 받을 필요가 없다는 것에 주의한다.

따라서, 일부 비트들이 페이딩에 처해질 수 있고, 다른 비트들은 OK될 수 있는 있는 레거시 통신 방법과 대조적으로, OTFS 방법들에 있어서, 각각의 데이터 비트는 다수의 상이한 파형들에 의해 송신기로부터 수신기로 이동하기 때문에, 적어도, 유사하게 취급되는 데이터 비트들의 그룹(종종 데이터 프레임이라고도 함) 내의 모든 데이터 비트들은 결국 동일한 채널 조건들을 경험하게 될 것이다.

이들 앞선 개시들의 일부 양상들을 간단히 요약하면, 일부 실시예들에서, 송신기 측에서, OTFS 심볼들로서 송신을 위해 의도된 데이터 심볼들은, 다양한 심볼 매트릭스들 또는 "데이터 프레임들" 상에서 적어도 하나의 프로세서 및 적절한 소프트웨어를 사용하여 통상 자동으로 분배될 수 있다. 이들은 N·N 매트릭스들 또는 심지어 N·M 매트릭스들(여기서 M은 N과 상이함)일 수 있다. 이 심볼 매트릭스들 또는 데이터 프레임들은 그 후 시스템의 무선 송신기(들)의 변조를 제어하기 위한 입력으로 사용된다. 특히, 송신을 위해 의도된 데이터 심볼들은 순환적으로 시간 시프트되고 순환적으로 주파수 시프트된 파형들의 패밀리(family)를 가중화 또는 변조하는데 사용될 수 있다.

이것은, 예를 들어, 무선 신호 변조기들(예를 들어, 앞서 논의된 Harris의 방법 또는 다른 방법들을 사용하여 구현될 수 있는 QAM 변조기들)의 뱅크의 동작을 제어하기 위해 데이터 심볼들을 사용하는 송신기에 의해 행해질 수 있다. 결과적인 출력은, 예를 들어, 복수의 주파수들 및 시간 시프트들에 걸쳐 QAM 변조된 파형들의 복수의 버스트들을 발생시킬 수 있으며, 이는 데이터 채널의 구조(예를 들어, 다양한 반사기들의 포지션 및 속도)를 식별하는 것을 돕기 위해 수신기에 의해 추후에 사용될 수 있다.

이들 파형들은 그 후 송신 동안 왜곡될 수 있지만, 이들의 기본 순환적 시간 및 주파수 반복 구조는, 적절한 수신기 기반 디콘볼루션 방법에 따라, 필요한 디콘볼루션의 타입을 결정하기 위해 반복 패턴들을 활용함으로써 이러한 왜곡들을 정정하도록 시스템의 수신기에 의해 사용될 수 있다.

본원에서 설명되는 방법들에서의 일반화를 위해 , 파일롯 심볼, 널(null) 심볼 및 일반적으로 데이터 심볼들 중 임의의 것을 포함할 수 있는 심볼들은 때때로 플레인들(planes)이라고도 불리는 적어도 하나의, 종종 복수의 심볼 프레임들 내로 배열된다. 심볼들은 다양한 상이한 타입들의 심볼일 수 있지만, 종종 복소수들, 종종 복합 정수들(예를 들어, 가우스 정수들) 및/또는 QAM 심볼들로서 표현될 수 있다. 이러한 심볼 프레임들은 이에 따라, 통상적으로 이들 심볼들의 NxN 또는 NxM 프레임들과 같은 2차원 어레이이며, 여기서 N 및 M은 모두 1보다 큰 정수들이다. 시스템은 통상적으로 심볼 프레임 단위로 동작할 것이다.

통상적으로, 심볼 프레임 단위로, 적어도 하나의 프로세서(일반적으로 송신기 프로세서)는 무손실 및 가역 변환을 사용하여 그 데이터 심볼의 프레임의 적어도 모든 데이터 심볼에 걸쳐 (주어진 심볼 프레임에서의) 적어도 각각의 데이터 심볼의 정보를 확산시킬 것이다. 다양한 특정 타입들의 무손실 및 가역 변환들은 본원에서 설명되지만, 이 특정 예들은 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 이러한 변환 프로세스의 순수 결과는 적어도 주어진 데이터 심볼 프레임의 데이터 심볼들의 각각의 세트에 대해, 복수의 OTFS 심볼들을 포함하는 대응하는 2차원 OTFS 프레임(데이터 플레인)이 생성될 것이라는 것이다. 종종, 주어진 심볼 프레임이 N×M 개의 심볼들을 갖는다면, N×M 개의 심볼들을 포함하는 대응하는 OTFS 프레임이 생성될 것이지만, 이 예도 또한 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 이들 OTFS 심볼들은 그 후, (재차 OTFS 프레임 단위로) 그 OTFS 프레임의 데이터 심볼들로부터 유도된 적어도 각각의 OTFS 심볼이 (일반적으로 그것들이 서로 직교하기 때문에) 복수의 서로 구별 가능한 시간 시프트되고 주파수 시프트된 무선 OTFS 파형 버스트들에 걸쳐 확산되는 방식으로 송신될 것이다. 이들 OTFS 파형 버스트들은 그 후 본 개시의 다른 부분에서 논의된 바와 같이 데이터 채널을 횡단한다.

재차, 일반화를 위해, 무선 수신기(들)는 통상적으로 OTFS 프레임 단위로 지금 채널 콘볼루팅된 OTFS 파형 버스트들을 수신하고, 디콘볼루션 후에, 적어도 원래의 송신된 OTFS 파형 버스트들의 근사를 유도하고, 그리하여 원래 송신된 OTFS 프레임의 근사 또는 레플리카(레플리카 OTFS 프레임)를 생성할 것이다. 수신기는 그 후 적어도 하나의 프로세서(통상적으로 수신기 프로세서) 및 변환의 인버스(inverse)을 사용하여 원래 송신된 OTFS 프레임의 근사(레플리카 OTFS 프레임)로부터 레플리카 심볼들을 추출할 수 있다.

이 방법의 결과로서(예를 들어, 무손실 및 가역 확산으로 인해), 통상적으로 적어도 데이터 심볼에 대해, 임의의 심볼은, 적어도 그 데이터 심볼의 OTFS 심볼들의 특정 프레임으로부터 실질적으로 모든 OTFS 심볼들이 송신되고 수신되지 않으면, 완전한 정확도로 추출(즉, 송신 및 수신)되도록 보장될 수 없다. 여기에서 "실질적으로 모든"은 상황의 세부사항들(프레임 크기, 파일롯 심볼의 사용, 에러 검출/정정 심볼 등)에 다소 의존할 것이지만, 종종 적어도 데이터 심볼 유도 OTFS 심볼들 중 80% 또는 그 초과가 성공적으로 송신되고 수신될 것을 요구할 것이다. 파일롯 심볼들 또는 에러 검출/정정 심볼을 사용하지 않고 데이터 심볼들에서 리던던시가 없는 일부 제한적인 상황에서, 주어진 OTFS 프레임의 모든 OTFS 심볼들이 성공적으로 송신되고 수신될 필요가 있을 것이다. 그러나 이러한 견고성의 부족은 바람직하지 않으며, 통상적으로 이러한 추후의 상황을 회피될 것이다.

OTFS 파일롯 심볼들과 OTFS 데이터 심볼들 사이의 중요한 차이는, OTFS 파일롯 심볼들은 통상적으로 어떠한 데이터도 송신하는데 사용되지 않는다는 것이다. 오히려, 이들은 데이터 채널의 구조를 분석(예를 들어, 2D 채널 상태를 취득)하기 위해 사용된다. 따라서 OTFS 파일롯 심볼에 대한 주요 요건은, 수신기가 그것을, OTFS 데이터 전달 파형 버스트들이 왜곡되는 것과 동일한 방식으로 데이터 채널에 의해 왜곡되는 특수한 비-데이터 전달 OTFS 파형 버스트인 것으로서 인지할 수 있어야한다는 것이다. 따라서, OTFS 파일롯 심볼에 대해, 데이터 비트를 OTFS 데이터 심볼들로 인코딩하고 그 후 OTFS 데이터 심볼들로부터 데이터 비트들을 디코딩하는데 사용되는 복합 매트릭스 수학은 필요하지 않다.

데이터 채널의 2D 상태를 특성화하는 것만이 요구되는 일부 실시예들에서, OTFS 파일롯 심볼들은 어떠한 OTFS 데이터 심볼들도 송신함 없이 사용될 수 있다. 이 2D 채널 상태 정보는 결국, (극단적인 레거시 예로서) 와이어들 상의 모스(Morse) 코드로부터 CDMA, 3G, 4G 등과 같은 다양한 무선 데이터 송신 모드들까지 다양한 레거시 모드들에 따라 데이터 송신을 용이하게 하는데 도움을 주기 위해 사용될 수 있다.

OTFS 데이터 심볼들과 함께 사용되는 경우, OTFS 파일롯 심볼들이 OTFS 데이터 심볼들과 동일한 기본 OTFS 파형을 사용하여 동작한다는 절대 요건은 존재하지 않는다. 그러나 바람직한 실시예에서, OTFS 파일롯 버스트들에 관한 데이터 채널의 효과가 OTFS 데이터 심볼들에 관한 데이터 채널의 효과를 가능한 근접하게 추적하도록, 동일한 OTFS 파형 버스트들을 사용하여 OTFS 파일롯 심볼들 및 OTFS 데이터 심볼들을 송신하는 것이 유용하다.

수신기가 2D 채널 구조를 결정하도록 OTFS 파일롯 버스트들의 채널 콘볼루팅된 버전을 사용하는 것을 용이하게 하기 위해, 종종 널 신호들(예를 들어, 어떠한 신호도 송신되지 않는 경우 송신기 OTFS 시간-주파수 그리드 상의 이웃 영역들)로 또는 수신기가 OTFS 파일롯 버스트의 채널 시프트된 버전으로부터 쉽게 구별할 수 있는 이웃 "배경" OTFS 파일롯-배경 버스트들로, 주어진 OTFS 파일롯 버스트를 둘러싸는 것이 유용할 것이다. 이러한 이유로, 임의의 주어진 OTFS 파일롯 버스트를 둘러싸는 널 또는 배경 OTFS 영역들은 그 자체로 OTFS 파일롯 버스트의 특수 타입으로서 간주될 수 있다. 따라서, 본원에서 설명되는 방법들은 통상적으로, 복수의 OTFS 파일롯 버스트들을 송신하는 것을 언급하지만, 이들 OTFS 파일롯 버스트들 중 일부는 적어도 하나의, 양의 에너지의, 실제로 송신된 OTFS 파일롯 버스트 파형을 둘러싸는 공간들 또는 널들일 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

바람직한 실시예에서, 수신기는 이상적으로는, 적어도 채널 콘볼루션 효과가 없는 경우에, 송신된 OTFS 파일롯 버스트의 적절한 분배가 수신기 빈들에서 어떻게 수신되어야 하는지를 미리 알 수 있어야 한다. 이 선험적 파일롯 정보가 이용 가능하다고 가정하면, 수신기의 프로세서는, 그의 후속 디콘볼루션 계산들에 있어 빈들 상의 OTFS 파일롯 버스트들의 임의의 비-이상적인 분배가 채널 왜곡 효과들에 기인한다는 가정을 기반으로 할 수 있다. 이는 계산이 단순화하고 더 높은 정확성을 보장하는데 도움을 준다.

손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 방법 :

재차, 본원에서 설명되는 방법들은 일반적으로 레거시 또는 OTFS 타입 데이터 통신 방법들을 사용하는 다양한 데이터 채널들에 걸쳐 적용할 수 있다는 점이 강조되어야 한다. 따라서, 다양한 무선 예들 및 실시예들은, 이러한 예들이 시각화하기 쉽기 때문에 여기서 제공되지만, 이들 예들 및 실시예들은 제한하는 것으로 의도되지 않는다.

따라서, 일부 실시예들에서, 본 발명은 적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법일 수 있다. 앞서 논의된 바와 같이, 그리고 도 1에서 또한 도시된 바와 같이, 이러한 손상된 데이터 채널은 일반적으로 적어도 하나의 반사기를 포함할 것이다. 각각의 반사기는 결국, 적어도 반사기 위치(예를 들어, 데이터 채널의 물리적 위치), 반사기 주파수 시프트, 및 반사의 적어도 하나의 반사기 계수를 포함할 것이다. 논의될 바와 같이, 반사기는 마찬가지로, 추가적인 특성들을 또한 가질 수 있다.

도 1a는 여기서 단일 송신기(102) 및 단일 수신기(104)를 연결하는 무선 데이터 채널(100)의 단순화된 모델을 도시한다. 여기서, (단순함을 위해) 송신기 및 수신기는 서로에 대해 이동하지 않는다고 가정한다(그러나 종종 이들은 또한 이동할 수도 있음). 이 데이터 채널은 정의된 속도(108)로 이동하는 하나의 이동 반사기(106)의 존재에 의해 손상된다. 일부 OTFS 파일롯 파형 버스트들(110)(112)은 송신기에서 수신기로 직접 이동한다. 다른 OTFS 파일롯 버스트들은, 이동하는 반사기로부터 반사된 레플리카 OTFS 파일롯 버스트들(114a, 114b)이며, 이에 따라 반사기 시간-지연되고 반사기-주파수 시프트된다. 따라서, 수신기는 채널-콘볼루팅된 OTFS 파일롯 버스트들로서 직접 및 레플리카 OTFS 파일롯 버스트들의 조합을 수신한다. OTFS 파일롯 버스트들이 수신기에 도달하는 순서는, 1) 직접 OTFS 파일롯 버스트(112) 및 그 다음, 주파수 시프트된 레플리카 OTFS 파일롯 버스트(114b)이다.

각각의 송신기는 일반적으로 송신기 위치(예를 들어, 데이터 채널의 물리적 위치) 및 송신기 주파수 시프트를 포함할 것이며, 각각의 수신기는 수신기 위치(데이터 채널의 물리적 위치) 및 수신기 주파수 시프트를 유사하게 포함할 것이다. 2D 채널 상태는 일반적으로 데이터 채널에서 동작하는 다양한 송신기들, 수신기들 및 반사기들의 적어도 일부의 반사의 상대적 위치들, 주파수 시프트들 및 반사기 계수들에 관한 정보를 포함할 것이다.

본 발명의 방법들에 따라, 방법은 직접 OTFS 파일롯 (파형) 버스트들을 송신하기 위해, 적어도 하나의 송신기 프로세서에 의해 제어되는 이러한 적어도 하나의 송신기를 사용할 것이다. 이러한 직접 OTFS 파일롯 버스트들은 일반적으로, 시간들(pt) 및 주파수들(pf)의 복수의 조합에 걸쳐 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_pt,pf·W_p(pt,pf))로서 송신된 복수의 OTFS 파일롯 심볼들(P_pt,pf)을 포함할 것이다. 여기서, pt 및 pf 각각은 2차원 파일롯 OTFS 시간-주파수 그리드로부터 선택된 고유한 파일롯 시간-주파수 좌표들일 수 있다. 모든 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_pt,pf·W_p(pt,pf))(또는 적어도 비-제로 전력 레벨로 송신된 모든 것)는 동일한 OTFS 파일롯 기본 파형(W_p)의 순환적으로 시간 및 주파수 시프트된 버전들로부터 유도된 상호 직교 파형 버스트들이다.

이러한 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들은 데이터를 송신하는데 사용되는 것이 아니라, 오히려 데이터 채널의 2D 채널 상태를 특성화(취득)하는데 사용되기 때문에, OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들의 선택에 있어 가능한 상당한 양의 유연성이 있다. 그러나 하나의 요건은, (OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_pt,pf, w_p(pt,pf))로서 송신되는) 복수의 OTFS 파일롯 심볼들(P_pt,pf)이 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트(P_pt,pf·W_p(pt,pf))로서 송신되는 적어도 하나의 비-널 OTFS 파일롯 심볼(P_pt,pf)을 포함해야 한다는 것이다. 전력 레벨들은 이 OTFS 파일롯 심볼이 적어도 하나의 수신기에 의해 검출 가능하게 되도록 선택되어야 한다. 바람직한 실시예에서, OTFS 파일롯 심볼은 또한, 그것이 OTFS 데이터 심볼인 것으로 혼동되지 않고 파일롯 심볼로서 수신기에 의해 식별될 수 있도록 선택될 것이다.

일부 실시예들에서, 복수의 OTFS 파일롯 심볼들 중 적어도 일부는 널 파일롯 심볼들일 수 있으며(예를 들어, P_pt,pf, w_p(pt,pf) = 0), 이는 근본 W_p(pt,pf) 파형에 어떠한 전력도 인가하지 않도록 송신기에 지시한다. 이러한 널 파일롯 심볼들은 어떠한 파형 버스트도 송신되지 않는 2차원 파일롯 OTFS 시간-주파수 그리드 상에 적어도 일부 엠티(empty) pt 및 pf 고유한 파일롯 시간-주파수 좌표들을 생성하도록 의도된다. 이들 엠티 영역들은 수신기가 그(달리, 엠티 그리트 위치여야 하는 것) 엠티 그리드 위치 상에서 채널에 의해 프로젝팅된 임의의 채널 콘볼루팅된 OTFS 파일롯 버스트들을 검출하는 것을 용이하게 한다.

대안적으로, 일부 실시예들에서, 복수의 OTFS 파일롯 심볼들 중 적어도 일부는, 2차원 파일롯 OTFS 시간-주파수 그리드로부터 선택된 pt 및 pf의 고유한 파일롯 시간-주파수 좌표들의 균일한 배경을 생성하도록 의도된 일련의 균일하거나 표준화된 배경 파일롯 심볼들(및 연관된 파형들)로서 송신될 수 있다. 여기서 송신기는 전력과 더불어 P_pt,pf·W_p(pt,pf)를 송신할 것이다. 이러한 배경 파일롯 심볼들은, 이러한 균일한 배경 상에서 채널-콘볼루팅된 비-널(정규) OTFS 파일롯 버스트들의 프로젝션들이 수신기(들)에 의해 검출 가능하고 정량화 가능하게 되는 것을 재차 가능하게 하기 위해 표준화된 배경을 생성하도록 의도된다.

파일롯 심볼들 및 파일롯 심볼 파형 버스트들의 선택에 관계없이, 수신기는 파일롯 및 데이터 송신을 위해 이용된 OTFS 시간-주파수 그리드에 비례하는 빈 크기들 및 빈-좌표 포지션들을 갖는 적어도 2차원 파일롯 OTFS 시간-주파수 빈 구조에 따라, 적어도 이들 파일롯 버스트들을 수신하도록 구성될 것이다(일부 실시예들에서, 수신기는 또한 OTFS 데이터 버스트들을 수신하지만, 이것이 요구되지는 않음). 여기서, 수신기 빈들의 분해능은 통상적으로 송신기 그리드 구조의 분해능과 적어도 동일하고, 바람직하게는 더 클 것이다. 일반적인 아이디어는, 수신기 빈 구조가 지연 및 주파수 시프트들을 유발하는 데이터 채널에 민감하게 되도록 선택되어야 한다는 것이며, 일반적으로 더 미세한(더 작은) 수신기 빈 구조가 이러한 효과에 더 민감하다. 물론, 수신기 설계의 실제 제약들 및 더 미세한(더 작은) 수신기 빈이 본질적으로 빈 단위로 OTFS 파형 에너지의 더 작은 광자들을 캡처한다는 사실에 또한 주의한다. 따라서, 임의의 지점에서, 극히 미세한 빈 구조는 노이즈 제한들로 인해 리턴(return)들을 감소시키게 될 것이다. 따라서 수신기 빈들은 시간 및 주파수에서 무한히 작은 빈들이될 수 없다.

도 1b는, OTFS 송신기(102) 및 OTFS 수신기(104)가 일반적으로, 송신기 및 수신기 회로(102c),(104c) 이외에도, 연관된 메모리(102m),(104m)와 함께, 송신기 OTFS 그리드(102g)로부터 (그의 연관된 OTFS 파형들, 시간들 및 주파수들을 이용하여) OTFS 심볼들을 송신하고, 수신기 OTFS 빈들(104b)로 (그의 연관된 OTFS 파형들, 시간들 및 주파수들을 이용하여) OTFS 심볼들을 수신하도록 송신기 및 수신기 프로세서들(102p)(104p)을 어떻게 이용하는지를 도시한다.

도 1b는 또한 직접 OTFS 파일롯 버스트들(112) 및 임의의 OTFS 데이터 버스트들이 수신기에서 어떻게 수신되는지를 도시한다. 여기서 송신기(102)는 송신기 OTFS 그리드 구조(102g)에 따라 다양한 시간 및 주파수들에 의해 이격된 다양한 OTFS 데이터 심볼 파형 버스트들(130) 및 다양한 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(120)과 같은 다양한 타입들의 OTFS 파형 버스트들을 송신한다.

여기서, (120)은 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_pt,pf·W_p(pt,pf))을 갖는 2차원 파일롯 OTFS 시간-주파수 그리드를 나타낸다. 데이터의 선택적인 송신과 관련하여, (130)은 OTFS 데이터 심볼 파형 버스트들(D_dt,df·W_d(dt,df))을 갖는 2차원 OTFS 데이터 시간 주파수 그리드를 나타낸다. OTFS 파일롯 심볼들 및 OTFS 데이터 심볼들이 동일한 송신기 OTFS 그리드(102g) 및 수신기 OTFS 빈(104b) 구조들에서의 상대적 포지션들에 따라 송신 및 수신된다는 절대 요건은 없지만, 종종 파일롯 및 데이터 심볼들은 동일한 그리드 및 빈 구조에 따라 송신 및 수신되고, 이에 따라 이러한 보다 일반적인 옵션이 여기에 도시된다.

송신기는 적어도 하나의 양의 에너지 OTFS 파일롯 심볼 버스트(1)(122)(이 예에서, 제로 에너지를 가질 수 있는 다수의 엠티(0) 또는 배경 스페이서들로 둘러싸임)를 송신한다. 다른 옵션들이 또한 가능하며, 이들은 본 명세서에서 추후에 논의될 것이다. 이 예에서, 송신기는 또한 동일한 송신기 OTFS 그리드(102g)를 따라 다른 시간-주파수 위치들에서 다수의 OTFS 데이터 심볼 파형 버스트들(130)을 송신한다. 여기서, 이러한 파형 버스트들이 데이터 채널을 통해 이동하는데 사용하는 직접 경로(112)가 도시된다.

수신기(102)는, 보통 송신기 그리드(102g)보다 더 세립(finer grained)된(더 높은 분해능) 수신기 시간-주파수 빈 구조(104b)에 따라 통상적으로 채널 콘볼루팅된 OTFS 심볼들을 수신하도록 구성된다. 여기서, 더 높은 분해능의 수신기 빈 분해능(시간 및 주파수에서 더 미세한 분할)(104b)을 사용하는 것은 일반적으로, 수신기가 데이터 채널의 2D 채널 상태를 더 잘 분해하는 것을 돕는 바람직한 더 높은 분해능 빈들이다. 경험 법칙(rule of thumb)에 따라, 각각의 수신기 빈은 송신기 OTFS 그리드의 대응하는 간격의 적어도 2배의 분해능(예를 들어, 시간 및 주파수 공간의 절반 미만을 점유함)이 되게 하는 것이 바람직하다. 종종, 훨씬 더 높은 빈 분해능들이 바람직할 수 있다.

도 1b에서, 수신기(104) 및 송신기(102)가 서로에 대해 이동하지 않는다고 가정하면, 직접 OTFS 버스트(112)에 관한 유일한 데이터 채널 효과는 모든 버스트들이 송신기와 수신기 사이의 거리에 따라 시간 지연된다는 것이다. (이 무선 예에서, 이러한 시간 지연은 빛의 속도와 관련이 있다고 가정함.) 송신기(102) 및 수신기(104)가 서로에 대해 이동했다면, 모든 버스트들이 또한 도플러 효과들로 인해 수신기 OTFS 빈 주파수 축을 따라 변위되었을 것이다.

바람직한 실시예에서, 송신기(102)(특히, 송신기 프로세서(102p) 및 송신기 메모리(102m))가 수신기(예를 들어, 수신기 프로세서(104p) 및 수신기 메모리(104m))에 의해 알려진 방식에 따라 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(120)을 선택하는 경우, 2D 채널 임펄스 응답 및 2D 채널 상태를 결정하기 위한 임의의 수신기 프로세서(들)(104p) 및 메모리(104m)의 태스크는 크게 단순화된다.

도 1b에 도시된 단순화된 예에서, 송신기(102)는 단지 하나의 안테나를 가지며, 수신기(104)도 단지 하나의 안테나를 갖는다는 것에 주의한다. 이 명세서에서 추후에 논의될 바와 같이, 이것은 항상 그런 것은 아니다.

일부 실시예들에서, 송신기 회로(102c)는, 때때로 상이한 편파들에서 그리고 때때로, 또한 다수의 안테나들에 걸쳐 파형들의 방향 및/또는 위상을 조정하는데 있어 다수의 송신기 안테나들을 사용하여 OTFS 심볼들의 다수의 그리드들(102g)을 송신하도록 구성될 수 있다. 이들 실시예들은 또한 심도있게 추가로 곧 논의될 것이다.

유사하게, 일부 실시예들에서, 수신기 회로(104c)는 다수의 수신기 안테나들을 사용하여 신호들을 수신하도록 구성될 수 있다. 수신기 회로는 또한 인입하는 파형의 편파, 방향 또는 위상을 또한 검출하도록 이들 다수의 수신기 안테나들과 함께 구성될 수 있다. 따라서, 이러한 보다 복잡한 방식들에서, 수신기는 또한 동시에 OTFS 심볼들의 하나 초과의 빈(104b)을 또한 동시에 수신할 수 있다. OTFS 방법에 따라, OTFS 심볼들은 상호 직교 파형을 사용하여 송신되기 때문에, 일부 실시예들에서, (두 파형들이 서로 직교하기 때문에) 제 2 OTFS 파형에 따라 송신된 제 2 OTFS 심볼 상으로, 제 1 OTFS 파형을 이용하여 송신된 제 1 OTFS 심볼의 프로젝션을 유발하는 데이터 채널을 검출할 수 있도록 수신기 회로(104c)를 구성하는 것이 유용할 수 있다는 것에 추가로 주의한다.

도 1b에서, 2차원 송신기 OTFS 그리드(102g) 및 수신기 OTFS 빈(104b)의 예들이 도시되지만, 이는 단지 가장 단순한 실시예를 나타낸다는 것에 주의한다. 논의될 다른 실시예들에서, OTFS 송신기 그리드(102g) 및/또는 수신기 OTFS 빈들(104b)은 또한, 예시에서 도시된 시간 및 주파수 차원들 외에도, 선택적인 추가 차원들을 가질 수 있다. 이러한 선택적인 추가 차원의 예들은, 편파 차원들, 위상 차원들, 송신 또는 수신 방향의 각도, 및 수신된 OTFS 파형 차원들의 직교성의 혼합을 포함한다.

도 1a에서 알 수 있는 바와 같이, 손상된 데이터 채널(100)을 통한 전파 시에, 직접 OTFS 파일롯 버스트들은 그 후 적어도 하나의 경로 상에서 이동한다. 이들 경로들은 송신기로부터 수신기(112)로 직접 이동하는 직접 OTFS 파일롯 버스트들 및 레플리카 OTFS 파일롯 버스트들을 포함할 수 있다. 이들 레플리카 OTFS 파일롯 버스트들은 통상적으로 수신기에 도달하기 전에 적어도 하나의 반사기(106)로부터 반사된 직접 OTFS 파일롯 버스트들(114a, 114b)이다. 결과적으로, 원래 직접 OTFS 파형 버스트(112)였던 것은, 이들 레플리카 OTFS 파일롯 버스트들(114b)이 수신기(104)에 도달할 때까지, 이제 추가로 반사기 시간-지연되고(이들이 더 먼 거리를 이동해야 했기 때문에) 및 반사기 주파수-시프트된다(반사기가 이동할 수 있다고 가정함).

결과적으로, 직접(112) 및 레플리카(114b) OTFS 파일롯 (파형) 버스트들이 수신기에 도달할 때, 보강 및 상쇄 간섭이 발생할 것이다. 예를 들어, 직접 OTFS 파일롯 버스트들(112) 조차도 (송신기와 수신기 사이의 거리로 인해) 시간 지연되고 또한 (송신기 및 수신기가 정밀하게 정확하지 않을 수 있기 때문에 또는 송신기 및 수신기가 서로에 대해 이동할 수 있거나 다른 효과들 때문에) 주파수 시프트될 수 있다. 따라서, 다양한 레플리카 OTFS 파일롯(114b) 버스트들과 조합될 때 임의의 송신기 주파수 시프트되고 수신기 주파수 시프트된 직접 OTFS 파일롯 버스트들(112)의 결과적인 조합은 채널-콘볼루팅된 OTFS 파일롯 버스트들을 생성할 것이다.

따라서, 본질적으로, 데이터 채널(100)은 원래의 OTFS 파일롯 버스트를 미지의 정도로 스크램블링 또는 콘불루팅한다. 그러나 여기서, 본 발명의 방법들에 따라, 수신기(104)에서, 방법은 이들 채널-콘볼루팅된 OTFS 파일롯 버스트들을 수신하기 위해 수신기의 빈 구조(104b)를 사용할 것이고, 방법은 송신기(들) 및 수신기(들)을 연결하는 손상된 데이터 채널(100)의 2D 채널 상태를 (종종 본질적으로 실시간으로) 결정하기 위해 적어도 하나의 프로세서(통상적으로 수신기 프로세서(104p) 및 메모리(104m))를 이용할 것이다.

도 1c는, 특정 속도(108)로 이동하는 반사기(106)로부터 바운스되는 레플리카 OTFS 파형 버스트들(114a)이 수신기의 빈 구조(104b)에 따라 수신기(104)에 의해 어떻게 수신되는지를 도시한다. 여기서, OTFS 파형 버스트(114b)는 (114a 및 114b를 따라 이동한 거리로 인한) 시간 및 (반사기 속도(108)로 인한 도플러 효과로 인한) 주파수 모두에서 변위된다.

도 1d는 채널-콘볼루팅된 OTFS 파형 버스트들(도 1b로부터의 직접 버스트(112) 및 도 1c로부터의 레플리카 버스트들(114a 및 114b)의 합)이 주파수 빈 구조(104b)에 따라 수신기(104)에 의해 어떻게 수신되는지를 도시한다. 수신기는 이제 더 복잡한 신호들의 혼합을 수신하지만, OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(120)를 디콘볼루팅(deconvolute)하는데 사용된 동일 방법들이 또한 OTFS 데이터 심볼 파형 버스트들(130)을 또한 디콘볼루팅하도록 작동할 것이다. 실세계 상황에서, 통상적으로 일부는 이동하고 일부는 그렇지 않은, 동작하는 다수의 반사기들이 있을 것임에 주의한다. 또한, 하나 초과의 송신기 및 수신기(일부는 이동하고, 일부는 그렇지 않음)가 있을 수 있고, 또한, 논의될 바와 같이, 송신기들 및 수신기들은 다수의 안테나들을 가질 수 있다. 따라서, 현실 세계에서, 수신기(들)(104)에서 채널 콘볼루팅된 OTFS 파형 버스트들의 매우 복잡한 세트가 있을 것이다.

일부 실시예들에서, 2D 채널 상태는, 손상된 데이터 채널에 대해, 송신기에 의해 송신된 일부 또는 모든 신호들이, 수신기에 의해 수신되는, 송신기로부터의 일부 또는 모든 신호들에 어떻게 커플링되는지를 설명하는 매트릭스 또는 다른 수학적 변환에 의해 표현될 수 있다.

프로세서(일반적으로 수신기 프로세서(들)(104p))가 수신기 빈 구조(104b)로부터 획득된 미가공 데이터를 취하고 이 미가공 데이터를 2D 채널 상태 정보로 변환하는 방법에 관한 다양한 세부사항들로 진행하기 전에, OTFS 파일롯 심볼들(120), 송신기 OTFS 시간-주파수 그리드(102g) 및 수신기 OTFS 시간 주파수 빈들(104b)이 어떻게 선택되는지를 논의하는데 더 많은 시간을 할애하는 것이 중요하다.

일반적으로, 그리드 구조(102b), 빈 구조(104b) 및 OTFS 파일롯 심볼들(120, 122)의 선택은, 데이터 채널(100), 반사기 간격 또는 송신기(들) 및 수신기(들)의 포지션들에 대한 포지션(106) 및 예상되는 데이터 채널 주파수 시프트들 관한 실제 고려사항들에 의해 동기부여되어야 한다. 주요 목표는, 이 방식(예를 들어, 송신기 OTFS 그리드 구조(102g), 수신기 빈 구조(104b))이 이 예상된 반사기 간격 및 예상된 주파수 시프트들의 근본적인 세부사항들 중 적어도 일부를 캡처해야한다는 것이다.

따라서, 데이터 채널을 통한 파형 전파의 속도들, 파형 파장들 및 무선 데이터 채널에 대해, (도플러 주파수 시프트를 유발하는) 송신기들, 수신기들 및 반사기들의 예상되는(likely) 속도와 같은 고려사항들은 모두 유효한 고려사항들이다. 예를 들어, 2D 채널 구조의 중요한 세부사항을 캡처하기 위해 주파수 면에서 너무 좁게(불충분하게) 또는 시간적으로 너무 짧게(불충분하게) 연장되는 그리드 또는 빈 구조는 차선(suboptimum)이거나 심지어 쓸데없을 수 있다.

유사하게, 2D 채널 구조의 중요한 세부사항들이 누락되도록(예를 들어, 모든 수신된 신호들이 결국 하나의 수신 빈에 있게 됨) 너무 조악한(croarse)(예를 들어, 너무 큰 간격) 그리드 또는 빈 구조는 재차 차선이거나 쓸데없을 것이다.

통상적으로, 시스템은 일반적으로 데이터 채널의 근본 물리학에 따라 송신 이전에 이러한 선택을 할 것이지만, 필요하면, 규제 제약들 또는 상업적 제약들에 따라 선택을 할 수도 있다. 따라서 규제들은 예를 들어, 허용 가능한 주파수 범위들 및 허용 가능한 송신기 전력들에 제한을 둘 수 있다. 레이턴시 시간 고려사항들과 같은 상업적 제약들은 또한, 그리드가 시간적으로 또한 연장하는 정도에 관해 제약을 둘 수 있다.

보다 구체적으로, 복수의 OTFS 파일롯 심볼들(P_pt,pf)(120)을 송신하기 이전에, 송신기 2차원 파일롯 OTFS 시간-주파수 그리드 구조(102g) 및 수신기 2차원 파일롯 OTFS 시간-주파수 빈 구조(104b)는 데이터 채널의 세부사항들을 유용하게 캡처하도록 선택되어야 한다. 예를 들어, 송신기(들)에 의한 송신 후에, 손상된 데이터 채널이, 제 1 시간-주파수 (송신기 그리드) 좌표에서 원래 송신된 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_t1,f1·W_p(t1,f1)) 중 적어도 일부가 상이한 시간-주파수 (송신기 그리드) 좌표에서 원래 송신된 상이한 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_t2,f2·W_p(t2,f2)) 상에 프로젝팅되게 하는 경우, 이 효과들은 수신기에 의해 검출될 수 있도록 이 선택이 이루어져야 한다. 특히, 수신기 빈 구조 및 수신기 수신 회로는, 이러한 프로젝션이 발생하고 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들이 상이한 빈들(예를 들어, 원래 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_t1,f1·W_p(t1,f1))에 명목상으로 대응하는 것들과 상이한 시간 및 주파수를 갖는 빈)에 프로젝팅될 때, 이들 프로젝션들 중 적어도 일부는 수신기(들)에 의해 검출 가능하고 정량화 가능하게 되도록 되어야 한다. 여기서, 예를 들어, 표준들이 설정되고 그리고/또는 송신기 및 수신기 소프트웨어(102m, 104m와 같은 메모리에 또한 저장될 수 있음)는 그리드 구조 및 빈 구조가 가까이 있는 데이터 채널을 적절히 설정하는 것을 보장하도록 설계된다.

프로세서(종종 수신기 프로세서(104p))가 수신기 빈 구조(104b)로부터 획득된 미가공 데이터를 취하고 이 미가공 데이터를 2D 채널 상태 정보로 변환하는 방법에 관한 이슈로 돌아가면, 여기서 다양한 방법들이 사용될 수 있다. 종종, 이들은 수신기 프로세서(들)(104p) 및 연관된 메모리(104m)를 사용하여 구현될 수 있는 소프트웨어 구현 방법일 것이지만, 보다 구체적인 하드웨어 방법들과 같은 다른 방법들이 또한 사용될 수 있다.

일 방식에서, 손상된 데이터 채널(100)이 제 1 시간-주파수 좌표에서 송신된 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_t1,f1·W_p(t1,f1)) 중 적어도 일부로 하여금, 상이한 시간-주파수 좌표에서 원래 송신된 상이한 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_t2,f2·W_p(t2,f2)) 상에 및/또는 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_t1,f1·W_p(t1,f1))에 명목상으로 대응하는 것들과 상이한 수신기 빈들(104b)에 어떻게 프로젝팅되게 하는지를 수학적으로 설명하도록 적어도 하나의 2D 임펄스 응답을 이용함으로써 2D 채널 상태가 적어도 부분적으로 결정될 수 있다.

여기서, 예를 들어, 이 방법은 추가로, 2D Z-변환 또는 다른 타입들의 2D 변환으로서 2D 채널 상태를 적어도 부분적으로 설명하기 위해 복수의 수신기 빈들로부터의 복수의 이들 2D 임펄스 응답들을 사용할 수 있다. 이러한 Z-변환들은 Oppenheim 등에 의한, "Discrete-Time Signal Processing, Second Edition"(Prentice Hall, 1999)의 챕터 3 등에서 설명된다.

이 방식에서, 2D 채널 상태는, 도 1d에 의해 단순화된 형태로 예시된 바와 같이, 사실상 송신기 OTFS 그리드(102g) 상의 개별 특정 좌표들에 따라 송신기에 의해 송신된 원래의 "선명한(sharp)" 신호를 블루어링(blurring)하고, 이 신호들을 다수의 수신기 빈들(104b)에 걸쳐 스미어링(smearing)하는 블루어링 함수(blurring function)의 타입으로서 간주될 수 있다. 여기서, 알려진 신호(여기서 파일롯 신호들)의 스미어링이 특성화되면, 파일롯 심볼들을 디콘볼루팅하는데 사용되는 동일한 변환들이 또한 데이터 심볼들을 디콘볼루팅하도록 작동해야 한다.

일부 실시예들에서, (120에서 도시된 바와 같이 적절한 OTFS 송신기 그리드 구조에서 적절한 널 또는 제로-에너지 공간들에 의해 둘러싸인) 비-제로 에너지를 갖는 OTFS 파일롯 심볼 파형이 단지 하나만 송신될 수 있지만; 다른 실시예들에서, 상당한 수의 비-제로 에너지 OTFS 파일롯 심볼 파형들이 송신될 수 있다. 복수의 비-제로 에너지 OTFS 파일롯 심볼 파형들을 송신하는 것은 데이터 채널의 2D 채널 상태가 훨씬 더 높은 정확도로 설정되는 것을 가능케 하는 이점을 가질 수 있다. 그러나 이 나중의 접근법의 비용은 (만약 있다면) 동시에 송신되는 OTFS 데이터 또는 레거시 데이터의 양이 감소될 수 있다는 것일 수 있다. 예를 들어, OTFS 파일롯 심볼들(120)을 송신하는데 사용되는 송신기 그리드(102g) 상의 공간의 양이 증가하면, 송신기 그리드(102g)가 시간 또는 주파수에서 무한한 크기가 아니기 때문에, 임의의 지점에서, OTFS 데이터 심볼(130)을 송신하는데 사용되는 송신기 그리드(102g) 상의 공간의 양은 감소될 필요가 있을 것이다. OTFS 데이터 심볼들은 후속 데이터 전달 그리드 프레임에 따르더라도, 이 경우 여전히 송신될 수 있지만, 이는 레이턴시를 증가시킬 수 있다.

추가 고려사항들이 또한 존재한다. 예를 들어, OTFS 파일롯 심볼들은 이상적으로는, 수신기에 의한 2D 채널 상태의 후속 결정을 비교적 모호하지 않게 하도록 선택되고, 바람직하게는, 수신기 프로세서(들)(104p) 상의 계산 부하들을 또한 감소시키도록 또한 선택되어야 한다. 앞서와 같이, 통상적으로, 복수의 OTFS 파일롯 심볼들(P_pt,pf) 및 이들의 OTFS 그리드 위치들은, 송신기 및 수신기 양자 모두에 의해 이해되는 공통 방식에 따라, 어느 빈 위치들(104b)이 채널 콘볼루팅된 파일롯 심볼들을 나타내는지를 수신기 프로세서(104p)가 명확하게 인식하도록 선택될 것이다.

다양한 방식들이 여기서 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 OTFS 파일롯 심볼들은 이진 최대-길이 시프트 레지스터 시퀀스, P_pt,pf 제로 값들의 영역에 의해 둘러싸인 델타 값(P_i,j)을 포함하는 1 또는 2차원 m-시퀀스들(또는 부분적 m-시퀀스)일 수 있다. 이러한 시퀀스들은 Xiang에 의해, "Using M-sequences for determining the impulse responses of LTI-systems"(Signal Processing 28(1992), 139-152 페이지)에서 설명된다. 대안적으로, 1 또는 2차원 바커 코드들, 코스타스 어레이들, 월시 매트릭스들 등과 같은 다른 파일롯 심볼 방식들이 또한 사용될 수 있다. 여기서, 재차, 기준은 데이터 채널의 2D 채널 상태의 취득(예를 들어, 특성화)을 용이하게 하기 위해 이러한 복수의 파일롯 심볼들이 선택되어야 한다는 것이다. 앞서와 같이, 수신기 빈 구조(104b)는 일반적으로, 다양한 수신기 OTFS 시간-주파수 빈들이 OTFS 송신기 그리드(102g)의 시간-주파수 분해능과 동일하거나 더 정밀한 시간-주파수 분해능들을 갖도록 선택되어야 한다.

데이터의 송신 :

물론, 데이터 채널의 2D 채널 상태 그것 자체는 일반적으로, 그것이 데이터 송신을 용이하게 하는데 도움을 주도록 후속적으로 사용되지 않으면 거의 사용되지 않는다. 본원에서 설명되는 파일롯 방법은 레거시 데이터(즉, 임의의 종래 기술의 비-OTFS 방법론에 따라 포맷팅된 데이터) 또는 OTFS 방법에 의해 송신된 데이터를 송신하는데 유용할 수 있는 2D 채널 상태 정보를 생성할 수 있다.

일부 실시예들에서, 임의의 데이터 송신은, 데이터 채널의 2D 채널 상태가 본원에서 설명되는 방법들에 의해 결정되기 이전 또는 이후에 발생하도록 타이밍될 수 있지만(예를 들어, 데이터 심볼만을 갖는 제 1 OTFS 그리드(102g) 프레임의 송신 후에, 레거시 데이터 송신 또는 데이터 심볼을 갖는 제 2 OTFS 그리드 프레임의 송신이 이어짐), 일부 실시예들에서, OTFS 파일롯 (파형) 버스트와 함께 (레거시 또는 OTFS 방법에 의해) 데이터를 송신하는 것이 유용할 것이다.

이 방식에서, 시스템은 또한 일반적으로, 손상된 데이터 채널(100)을 통해 복수의 데이터 심볼들을 송신하기 위해 송신기(102) 및 적어도 하나의 프로세서(일반적으로 송신기 프로세서(102p))를 사용할 것이다. 이 복수의 데이터 심볼들은 그 자체가 통상적으로 복수의 데이터 전달 파형 버스트들을 포함하는 직접 데이터 버스트로서 송신될 것이다. 이러한 직접 데이터 (파형) 버스트들은 직접 OTFS 파일롯 버스트와 함께 수신기(들)에 송신될 수 있다. 이러한 직접 데이터 버스트들은 또한 반사기(예를 들어, 106)로부터 반사되어 레플리카 데이터 버스트들을 또한 생성할 것이다. 이러한 레플리카 데이터 (파형) 버스트들은, 앞서와 같이 시간-지연되고 반사기 주파수-시프트된 직접 데이터 버스트들을 포함할 것이다. 직접 및 레플리카 데이터 버스트들이 수신기(들)에 도달할 때, 보강 및 상쇄 간섭이 재차 발생할 것이다. 앞서와 같이, 이들 직접 데이터 버스트들은 또한 송신기들 또는 수신기들의 불완전성, 송신기들 및 수신기들의 움직임 등에 의해 유발되는 송신기 주파수 시프팅 또는 수신기 주파수 시프팅에 처해질 수 있다. 수신기(들)에서, 임의의 이들 직접 데이터 버스트들(송신기 주파수 시프트되고 수신기 주파수 시프트될 수 있음) 및 레플리카 데이터 버스트들의 결과적인 조합은 채널-콘볼루팅된 데이터 버스트들을 생성할 것이다.

대량의 복잡하고 미지의 데이터 심볼들이 송신되고 OTFS 파일롯 버스트로부터 획득된 어떠한 2D 채널 상태 정보도 없다면, 수신기 프로세서는 이들 채널-콘볼루팅된 데이터 버스트들을 디콘볼루팅하는데 큰 어려움에 직면할 수 있다. 그러나 본원에서 설명되는 방법에 따라, 수신기는 이러한 2D 채널 상태 정보를 이용하고, 다양한 채널-콘볼루팅된 데이터 버스트들 중 적어도 일부를 디콘볼루팅하기 위해 적어도 하나의 프로세서(보통 수신기 프로세서(104p) 및 메모리(104m))를 사용할 수 있다. 이는 수신기가 원래 송신된 복수의 데이터 심볼들의 근사를 적어도 유도하는 것을 허용한다.

대안적으로 또는 부가적으로, 수신기는 또한 커맨드들을 송신기에 역으로 전송할 수 있다. (여기서 수신기는 그 자신의 송신기를 갖고, 송신기도 결국 그 자신의 수신기를 갖는다고 가정함.) 수신기에 의해 획득된 2D 채널 상태에 기초할 수 있거나 또는 실제로 수신기에 의해 획득된 2D 채널 상태의 일부 또는 전부의 카피일 수 있는 이들 커맨드들은 그 후, 송신기(들) 프로세서들(102p) 및 연관된 메모리(102m)에 의해, 손상된 데이터 채널을 사전 보상하기 위해 직접 데이터 버스트 중 적어도 일부를 프리코딩(precode)하는데 사용될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 손상된 데이터 채널(100)이 특정 왜곡을 유도한다면, 송신된 신호는 왜곡-방지 팩터(anti-distortion factor)에 따라 조정되어서, 프리코딩된 신호가 수신기에 도달할 때까지, 왜곡-방지 팩터는 손상된 데이터 채널에 의해 유발된 왜곡을 제거하고 이에 따라 수신기에서의 신호가 비교적 명확하고 왜곡되지 않게 할 수 있다.

본원에서 설명되는 방법들은 레거시 방법들(여기서 원래 1858 대서양 케이블 상의 모스 부호가 이 점을 강조하기 위한 극단적인 예로서 사용됨)에 따라 레거시(종래 기술) 데이터를 송신하는 효율을 개선하는데도 도움을 주도록 사용될 수 있지만, 본원에서 사용된 2D 채널 상태 특성화 방법들은 OTFS 방법들에 의해 또한 송신되는 데이터와 함께 사용될 때 가장 유용할 수 있다. 이러한 OTFS 데이터 송신 방법들은 아래에서 추가로 설명된다.

바람직한 실시예에서, 직접 데이터 버스트들은 직접 OTFS 데이터 버스트들로서 복수의 데이터 심볼들 중 적어도 일부를 송신할 것이다. 이러한 직접 OTFS 데이터 버스트들은 일반적으로, 시간들(dt) 및 주파수들(df)의 복수의 조합들에 걸쳐 OTFS 데이터 심볼 파형 버스트들(D_dt,df·W_d(dt,df))로서 송신된 복수의 OTFS 데이터 심볼들(D_dt,df)을 포함할 것이다. 여기서, dt 및 df는 (130)과 같이 2차원 OTFS 데이터 시간-주파수 그리드로부터 선택된 고유한 데이터 시간-주파수 좌표(dt,df)이다. 일반적으로 모든 OTFS 데이터 심볼 파형 버스트들(D_dt,df·W_d(dt,df))은 동일한 OTFS 데이터 기본 파형(W_d)의 순환적으로 시간 및 주파수 시프트된 버전들로부터 유도된 상호 직교 파형 버스트들에 의해 송신된, 원래 송신된 OTFS 데이터 심볼들(D_dt,df)을 포함할 것이다. 이전의 OTFS 논의들에 따라, 각각의 데이터 비트(및 다수의 데이터 비트들로부터 형성될 수 있는 데이터 심볼)는 이 복수의 OTFS 데이터 심볼들(D_dt,df)에 걸쳐 분배된다. 이들 OTFS 데이터 버스트들은 이전에 설명된 바와 같이 직접 OTFS 데이터 버스트들 및 레플리카 OTFS 데이터 버스트들로서 데이터 채널을 통해 이동한다. 수신기(들)에서, 이들은 보강적으로 그리고 상쇄적으로 결합하여 채널-콘볼루팅된 데이터 버스트들을 생성한다. 여기서 이들은 채널-콘볼루팅된 OTFS 데이터 버스트라 칭해진다.

이 조인트(joint) OTFS 파일롯 심볼 OTFS 데이터 심볼 송신 방식에 따라, 복수의 데이터 심볼들 내의 개별 데이터 심볼들은 종종 송신기 프로세서(들) 및 메모리(102m)를 사용하여 송신 이전에 송신기에서 복수의 OTFS 데이터 심볼들(D_dt,df)(102p)로 인코딩된다. 다른 OTFS 데이터 송신 방법들에 따라, OTFS 데이터 인코딩은, 수신기가 개별 데이터 심볼들 중 임의의 것을 결정하기에 충분한 정보를 제공하기 위해 복수의 OTFS 데이터 심볼들(D_dt,df)을 성공적으로 수신하게 한다.

다른 OTFS 데이터 송신 방식들에 따라, 복수의 OTFS 데이터 심볼 파형 버스트들(D_dt,df·W_d(dt,df))은 각각, 동일한 OTFS 데이터 기본 파형(W_d)으로부터 유도된 상호 직교 파형 버스트들이다. 수신기에서, 수신기 빈 구조(104b)는, 임의의 OTFS 파일롯 심볼들(예를 들어, 120))을 포함하는 것 외에도, 빈 구조(104b)가 추가로 2차원 OTFS 데이터 시간-주파수 그리드(예를 들어, 130)를 또한 포함하게 한다. 다른 방식으로는, 시간 및 주파수 면에서 수신기 빈 구조(104b)의 범위 및 개별 수신기 빈들의 분해능은, 시간 및 주파수는 물론, 분해능 면에서 송신기 그리드 구조(102g)의 범위와 적어도 매칭하고 바람직하게는, 이를 초과할 것이다.

일부 실시예들에서, OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들 및 OTFS 데이터 심볼 파형 버스트들은 고도로 조정된 방식으로 송신되고 수신되는 것을 보장하는 것이 유용할 것이다. 이를 위해, 여기서 도 1b에 따라, OTFS 데이터 심볼 파형 버스트들(D_dt,df·W_d(dt,df))(130) 및 복수의 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_pt,pf·W_p(pt,pf))(120)은, 공통적인 복수의 시간들(t) 및 주파수들(f)로부터 선택되어야 하며, 여기서 t 및 f 각각은 2차원 OTFS 시간-주파수 좌표들(102g)의 공통 그리드로부터 선택된 고유한 시간-주파수 좌표들(t, f)이다. 이러한 조정된 OTFS 파일롯 및 데이터 송신 방식에 따라, 개별 OTFS 데이터 심볼 파형 버스트들에 대한 시간-주파수 좌표들(td, fd)은 바람직하게는, 추가로, OTFS 데이터 심볼 파형 버스트들에 대한 시간-주파수 좌표들(pt,pf)과 오버랩하지 않도록 선택되어야 한다. 여기서, 물론, 오버랩은, 그것이 2D 채널 상태를 결정하거나 취득하는데 사용되는 OTFS 파일롯 심볼들과 데이터를 송신하는데 사용되는 OTFS 데이터 심볼들 사이에 혼란을 유발할 수 있기 때문에 바람직하지 않다.

그러나 OTFS 데이터 시간-주파수 그리드 상의 모든 가능한 좌표들이 OTFS 파일롯 심볼들 및 데이터 심볼들로 채워진다는 것은 요건이 아니라는 것에 주의한다. 예를 들어, 도 1b에서도 도시된 바와 같이, 일부 사용되지 않는 그리드 좌표들이 있을 수 있다.

실제로, 일부 실시예들에서, OTFS 데이터 시간-주파수 그리드는 OTFS 파일롯 심볼들 및 데이터 심볼들로만 산발적으로 점유될 수 있다. 따라서, 일반적으로, OTFS 데이터 심볼 파형 버스트들(D_dt,df·W_d(dt,df)) 및 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_pt,pf·W_p(pt,pf))로서 송신된 복수의 OTFS 파일롯 심볼들(P_pt,pf)은 2차원 OTFS 데이터 시간-주파수 그리드로부터 선택된 모든 고유한 시간-주파수 좌표(dt,df)를 점유할 필요는 없다.

모든 양의 에너지 OTFS 데이터 심볼 파형 버스트들(여기서, 도 1b의 "1"(122)) 또는 파일롯 심볼들은 동일한 에너지 또는 전력 레벨로 전송된다는 것은 요건이 아니라는 것에 또한 주의한다. 대신에, 일부 실시예들에서, 복수의 OTFS 데이터 심볼 파형 버스트들(D_dt,df·W_d(dt,df)) 및 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_pt,pf·W_p(pt,pf))로서 송신되는 복수의 OTFS 파일롯 심볼들(P_pt,pf)은 상이한 전력 레벨들로 송신될 수 있다. 여기서, 예를 들어, 일부 OTFS 데이터 심볼 파형 버스트들 또는 일부 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들은, 2D 채널 상태, 주어진 송신기로부터 주어진 수신기까지의 거리, 주어진 수신기의 감도 등과 같은 다양한 기준들에 따라 선택된 전력 레벨로 전송될 수 있다.

OTFS 파일롯 심볼들 및 OTFS 데이터 심볼들 모두가 동일한 송신기 OTFS 시간 및 주파수 그리드(102g)에 따라, 그리고 동일한 기본 파형(예를 들어, 여기서 OTFS 파일롯 기본 파형(W_p) 및 OTFS 데이터 기본 파형(W_d)이 동일한 기본 파형이 되도록 선택됨)에 따라 송신될 때, 그리드 좌표들이 OTFS 파일롯 심볼들에 대해 사용되고 그리드 좌표들이 OTFS 데이터 심볼들에 대해 사용되는 토폴로지 또는 어레인지먼트는 변동될 수 있다. 도 1b에서, 송신기 OTFS 그리드(102g)의 (OTFS 데이터 심볼들(130)과) 상이한(인접한) 부분을 점유하는 OTFS 파일롯 심볼들(120)이 도시되었지만, 반드시 항상 그럴 필요는 없다.

일부 실시예들에서, OTFS 데이터 심볼 파형 버스트들을 송신하는데 사용되는 그리드 시간-주파수 좌표들(td, tf)은 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트를 송신하는데 사용되는 시간-주파수 좌표들(pt,pf)을 둘러싸도록 또는 이에 인접하도록 선택될 수 있다. 도 1b, 도 1c, 도 1d, 도 2b, 도 2c, 도 3b, 도 3c 및 도 4에서, OTFS 파일롯 심볼들은 OTFS 데이터 심볼에 인접하다. 대조적으로, 도 5에서, OTFS 파일롯 심볼들은, 이들이 OTFS 데이터 심볼에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인 상이한 토폴로지 구성으로 도시된다.

도 5는 OTFS 파일롯 심볼들(여기에서 "1" 및 0들) 및 OTFS 데이터 심볼들(여기서, a..p)이 재차 동일한 OTFS 시간-주파수 송신기 OTFS 그리드(102g) 상에 있지만, OTFS 파일롯 심볼 영역(520)은 OTFS 데이터 심볼들(530)을 송신하는데 달리 사용되는 그리드의 영역 내에 임베딩되는 실시예를 도시한다. OTFS 파일롯 심볼들 및 데이터 심볼들 이외에도, OTFS 체크섬 심볼(CS)(510)과 같은 다른 OTFS 심볼이 또한 도시된다는 것에 주의한다.

이 방식으로, OTFS 데이터 송신 프로세스에서 중간 단계로서 사용되는 근본적인 NxN 매트릭스(여기서는 4x4) OTFS 데이터 송신 매트릭스(540)가 정방 매트릭스일 수 있지만, 일부 실시예들에서, OTFS 데이터 송신 매트릭스에서 사용되는 OTFS 데이터 심볼들은 추가로, OTFS 송신기 프로세서(102p) 및 메모리(102m)에 의해 송신기 OTFS 그리드(102g)를 따라 다른 그리드 위치들 내로 배열되거나 이에 맵핑될 수 있다는 것에 주의한다. 여기서, 수신기(104)가 이 맵핑을 인지하는 한, 수신기는 데이터 채널 디콘볼루션의 다른 단계가 행해진 이후 이 맵핑의 인버스를 수행하고, 원래의 OTFS 데이터 송신 매트릭스의 레플리카를 복원하고, 그 후 이전에 설명된 OTFS 방법들을 사용하여 데이터 비트를 해결한다.

앞서 논의된 바와 같이, 무선 방법들 및 무선 데이터 채널들은 특정 예로서 사용되지만, 이들 OTFS 파일롯 방법들은 다양한 상이한 타입들의 데이터 채널들에 적용될 수 있다는 것에 주의한다. 이들 데이터 채널들은 적어도 하나의 광섬유를 포함하는 광섬유 데이터 채널들(여기서, 파형들은 통상적으로는 광 또는 적외선 파형들일 것임), 적어도 하나의 금속 전기 도체를 포함하는 전기 도전성 와이어 데이터 채널들(여기서, 파형들은 전기 임펄스들 또는 RF 파형들일 것임), 또는 심지어 물과 같은 유체를 포함하는 데이터 채널들(여기서, 파형들은 음향 파형들일 수 있음)과 같은 데이터 채널들(손상된 데이터 채널들)을 포함할 수 있다.

무선 실시예들

앞으로, 여기서의 논의는 보다 구체적으로 무선 데이터 송신 방법들에 초점을 둘 것이다.

이러한 무선 실시예들에서, 손상된 데이터 채널은 무선 데이터 채널이고, 송신기(들) 및 수신기들은 공간에서 이동(속도) 가능한 무선 송신기(들) 및 수신기들이며, 따라서 도플러 주파수 시프트들에 처해진다. 즉, 각각의 송신기는 송신기 속도를 가지며, 그 송신기의 주파수는 이 송신기 속도에 따라 변동되는 송신기 도플러 시프트에 의해 적어도 부분적으로 결정된다. 유사하게, 각각의 수신기는 수신기 속도를 가지며, 이 수신기 주파수는 수신기 속도에 따라 변동되는 수신기 도플러 시프트에 의해 적어도 부분적으로 결정된다.

무선 실시예에서, 반사기(들)(106)는 무선 신호들(파형들)을 반사하고, 또한 공간에서 이동(속도)(108)할 수 있다. 따라서, 여기서, 반사기 주파수 시프트(들)는 수신기 속도 도플러 시프트(들)이다. 다양한 반사기들은 다양한 파라미터들에 의해 추가로 특성화될 수 있다. 따라서, 여기서, 예를 들어, 반사의 적어도 하나의 반사기 계수는 무선 반사의 반사기 계수이다.

따라서, 무선 실시예에서, 직접 OTFS 파일롯 버스트들은 복수의 무선 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들을 포함한다. 무선 실시예에서, 2D 채널 상태는 상대적 위치들, 속도들, 송신기 도플러 시프트들, 수신기 도플러 시프트들, 반사기 도플러 시프트들에 의해 유발된 속도 유도 주파수 시프트들, 및 다양한 송신기들, 수신기들 및 반사기들의 반사의 반사기 계수들에 관련된 정보를 포함한다.

이러한 변화에도 불구하고, 데이터 채널을 특성화하고 2D 채널 상태를 결정하는 이전의 기술들, 방법들 및 시스템들이 여전히 적용된다. 그러나 무선 실시예들은 또한, 이전에 논의된 기술들에 대한 추가의 정제들을 또한 가능하게 한다.

데이터의 무선 송신과 관련하여, 이전에 설명된 OTFS 파일롯 버스트 기술들 및 2D 채널 상태 취득 기술들은, 어느 하나의 레거시(예를 들어, 종래 기술) 방법들에 의해 전송된 무선 데이터를 개선하는 것을 돕는데 유용한 것은 물론, 보다 진보된 OTFS 데이터 송신 방법들에 의해 전송된 무선 데이터를 개선하는 것을 돕는데 유용하며, 이는 곧 설명될 것이다.

따라서, 예를 들어, 본원에서 설명되는 방법들은, 손상된 데이터 채널을 통해 복수의 데이터 심볼들을 적어도 하나의 수신기에 또한 (OTFS 파일롯 버스트들에 추가하여) 송신하기 위해 적어도 하나의 무선 송신기 및 적어도 하나의 프로세서(종종 102p 및 104p)에 의해 이용될 수 있다. 여기서, 송신기(들)(예를 들어, 102)는 직접 데이터 버스트들로서 복수의 데이터 심볼들 중 적어도 일부를 송신할 것이다. 이들 직접 데이터 버스트들은 무선 데이터 전달 파형 버스트들을 포함한다. 여기서, 데이터 심볼들 및 무선 데이터 전달 파형 버스트들은, 시분할 다중 액세스(TDMA), 모바일 통신을 위한 글로벌 시스템(GSM), 주파수 분할 다중 액세스(GSM), 및 직교 주파수-분할 멀티플렉싱(OFDM), 코드 분할 다중 액세스(CDMA), OTFS 무선 파형 버스트들, 또는 다른 타입들의 무선 파형 버스트들을 비롯해서, 다양한 레거시(종래 기술) 및 비-레거시(예를 들어, OTFS) 방식들에 의해 송신될 수 있다. 따라서, 달리 지정되지 않는 한, 데이터 통신들을 위한 OTFS 무선 파형 버스트들의 사용은 청구항들 대부분에 대해 제한하는 것으로 의도되지 않는다.

본 개시에서 앞서 일반적으로 설명된 바와 같이, OTFS 파일롯 버스트들에 따라, 직접 데이터 버스트들은 또한 다양한 무선 반사기들(예를 들어, 106)로부터 반사되고, 그리하여 추가로, 적어도 하나의 무선 수신기(104)에서 반사기-시간 지연되고 반사기 속도 도플러-시프트되는 직접 데이터 버스트들을 포함하는 레플리카 데이터 버스트들을 생성한다. 앞서와 같이, 다양한 무선 수신기들에서, 임의의 송신기 도플러-시프트되고 수신기 도플러-시프트된 직접 데이터 버스트들 및 레플리카 데이터 버스트들의 결과적인 조합은 채널-콘볼루팅된 데이터 버스트들을 생성한다.

재차, 이전에 설명된 바와 같이, 본 발명의 방법들은, 무선 수신기(들)에서 채널-콘볼루팅된 데이터 버스트들 중 적어도 일부를 디콘볼루팅하기 위해 2D 채널 상태 및 적어도 하나의 프로세서(종종 적어도 수신기 프로세서(104p) 및 연관된 메모리(104m))를 이용할 수 있고, 그리하여 원래 송신된 복수의 데이터 심볼들의 근사를 적어도 유도한다. 대안적으로 또는 부가적으로, 수신기(들)는 또한 2D 채널 상태 유도 커맨드들 또는 2D 채널 상태에 관한 다른 정보를 송신기로 역으로 송신할 수 있다. 적어도 하나의 송신기 프로세서(102p) 및 연관된 메모리(102m)를 종종 사용하는 송신기는 그 후, 이러한 커맨드들을 선택적으로 사용하여 손상된 데이터 채널의 효과들을 사전 보상하도록 직접 데이터 버스트들 중 적어도 일부를 프리코딩할 수 있다.

통상적으로, 2차원 시간 및 주파수 축 상에서 각각의 모든 데이터 비트들을 확산시키는 OTFS 방법들과 대조적으로, 다수의 레거시 무선 파형들은 단지 1-차원 축(예를 들어, 시간에 의해서만 확산되고 주파수에 의해서만 확산됨) 상에서만 데이터를 확산시킴으로써 동작한다.

2D 채널 상태 정보는 신호 확산의 두 타입들(시간-주파수)을 포함하지만, 손상된 데이터 채널이 동시에 시간 및 주파수 모두에 걸쳐 신호들을 어떻게 확산시키는지에 관해 동시에 보고하는 경향이 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 비-OTFS 레거시 또는 종래 기술 포맷에 따라 데이터를 송신하는 것이 바람직한 경우, 2D 채널 상태 정보를 추가로 단순화하여 이러한 레거시 무선 파형들의 송신을 개선하는 것을 돕기 위해 그것이 보다 쉽게 적용되는 것을 가능케 하는 것이 유용할 수 있다.

이러한 단순화는, 예를 들어, 시간 축, 주파수 축 또는 시간-주파수 축 중 임의의 것을 따라 2D 채널 상태 정보의 1D(1차원) 프로젝션을 이용함으로써 행해질 수 있다. 이 프로젝션은 더 정교한 2D 채널 상태 정보를 더 간단한 형태로 변환하는 것을 도우며, 이 더 간단한 형태는 그 후 레거시 무선 파형 송신된 데이터의 디콘볼루팅 또는 프리코딩을 돕도록 적용될 수 있다.

편파(polarization) 방법들

일부 실시예들에서, 데이터 채널 손상을 추가로 특성화하고 훨씬 더 정확한 2D 채널 상태 정보를 생성하기 위해 편파된 OTFS 파일롯 (무선 파형) 버스트들을 추가로 사용하는 것이 유용할 수 있다. 이들 방법들은, 상이한 타입들의 반사기들이 상이한 방식으로 편파된 무선 파형들과 상호 작용한다는 사실을 이용한다. 이들 차이들은 시스템이 데이터 채널에 존재하는 다양한 타입들의 반사기들을 보다 잘 구별하는 것을 돕도록 이용될 수 있다. 편파 방법들은 도 2a 내지 도 2c에서 보다 상세히 도시된다.

여기서, 예를 들어, 적어도 하나의 무선 송신기(202)는, 예를 들어 수평(202h) 및 수직(202v)과 같은 2개의 편파 방향들에 따라 편파된 안테나를 사용하여 편파된 무선 파형들을 송신하도록 구성될 수 있다. 이 송신기(202)는 편파된 직접 OTFS 파일롯 버스트들(212h 및212v)로서 직접 OTFS 파일롯 버스트를 송신한다. 이들 직접 OTFS 파일롯 버스트들은 적어도 하나의 편파 방향(여기서는 2개의 상이한 방향들이 도시됨)에 따라 편파되는 편파된 무선 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들을 포함한다. 여기서, 우리는 특정 예로서 선형 편파를 사용할 것이지만, 이 예는 제한하는 것으로 의도되지 않으며, 다른 타입들의 편파(예를 들어, 원형 편파 등)가 또한 사용될 수 있다. 또한, 앞으로, 논의되는 다양한 송신기들 및 수신기들은 모두가 도 1b에서 앞서 논의된 바와 같이 그 자신의 회로, 프로세서들 및 메모리를 갖는다고 가정한다.

이 예에서, 데이터 채널의 다양한 무선 반사기(들) 중 적어도 하나는 제 1 반사기 편파 오퍼레이터(operator)(예를 들어, 편파 회전 각도, 필터, 텐서(tensor) 등)에 따라 그의 반사된 무선 OTFS 파형 버스트들의 편파 방향을 변경하는 편파 변경 무선 반사기들이라고 가정한다. 결과적으로, 이러한 반사기들은, 원래의 편파된 직접 OTFS 파일롯 버스트들의 편파 시프트된 시간-지연되고 반사기 도플러-시프트된 레플리카들을 포함하는 레플리카 편파된 OTFS 파일롯 버스트들을 생성한다. 여기서, 무선 수신기(들)(204) 그 자체는 추가로, 수신된 무선 파형들에서 편파의 방향을 검출할 수 있도록 (일반적으로 편파된 안테나 및 적합한 수신기 회로로) 구성되어야 한다. 이는 상이한 편파 방향들을 검출하도록 구성된 수신기 안테나들(일반적으로, 복수의 수신기 안테나들)을 사용함으로써 행해질 수 있다.

도 2a는, 편파된 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트가 손상된 데이터 채널에서 상이한 타입들의 반사기들을 추가로 구별하는데 어떻게 사용될 수 있는지를 도시한다. 여기서, 2개의 반사기들(206),(208)이 있다. 이 명백히 인공적인 예에서, 반사기(206)는 송신기(202) 및 수신기(204)로부터 더 멀리 있도록 포지셔닝된다. 여기서, 반사기(206)는 수직으로 편파된 파형들만을 반사하는 고정 반사기라고 또한 가정한다.

이 예에서, 반사기(208)는 송신기(202 및 204)에 더 근접하게 포지셔닝되고, 반사기(208)는 또한 속도 "v"(209)로 둘 다에 관해 더 근접하게 신속히 이동한다고 가정한다. 또한, 반사기(208)는 모든 반사된 편파된 파형들에 대해 45도만큼 편파 방향을 시프트한다고 가정한다.

수신기 및 송신기는 각각 수평 및 수직 안테나(202h, 204v, 204h, 204v)를 갖는다. 송신기는 2개의 상이한 시간 및 주파수 동기화된 OTFS 송신기 그리드들(202gh, 202gv)에 따라 2개의 상이한(그러나 시간 및 주파수 동기화된) 데이터 스트림들(각각의 안테나에 대해 하나의 스트림)을 송신하도록 추가로 구성될 수 있다. 수신기는 추가로, 2개의 상이한 시간 및 주파수 동기화된 수신기 빈 구조들(204bh, 204bv)에 대한 각각의 수신기 안테나 편파 방향에 따라 데이터를 수신(시간 및 주파수에 의해 동기화됨)하도록 구성될 수 있다.

따라서, 이 단순화된 예에서 조차도, 결국, 직접 버스트들(212h, 212v) 및 레플리카 버스트들이 복잡하게 혼합된다. 이러한 레플리카 버스트들은, (214va)를 전부 흡수하고 (214hb) 만을 수신기(204)에 반사하는 반사기(206)에 부딪히는 (214ha) 및 (214va)를 포함하며, 여기서, 수직 편파된 수신기 안테나(204h)만이 그것을 검출할 수 있다. 레플리카 버스트들은 또한 이동 반사기(208)로 이동하는 (216ha) 및 (216va)를 포함한다. 여기서, 이동 반사기는 두 버스트들의 방향을 45도만큼 변경하고 두 버스트에 도플러 시프트를 또한 부여하고, 이에 따라 각각의 편파된 수신기 안테나(204h 및 204b)는 (216vb) 및 (216hb)의 혼합물로서 주파수 시프트되고 편파 시프트된 파형 버스트들을 검출한다.

이 예에서, 반사기들(206 및 208)의 상대적인 포지션으로 인해, 수신기(204)에서의 다양한 버스트들의 도달 시간은 다음과 같다고 가정한다. 반사기(208)는 신호들에 많은 추가적인 거리를 부여하지 않기 때문에, 직접 신호들(212h 및 212v) 및 레플리카 신호들(216vb, 216hb)은 거의 동시에 안테나들(204h 및 204b)에 도달한다. 그러나 더 먼 거리를 이동함으로 인해, 신호(214hb)는 수신기(214h)에 나중에 도달한다.

본 발명의 2D 채널 상태 정보가 없이, 송신기가 동일한 시간 및 주파수 슬롯들 및 OTFS 파형들의 동일한 기본 세트를 사용하여 이러한 상이한 데이터 스트림들을 송신하는 경우, 수신기는 2개의 스트림들을 구별하는데 엄청난 어려움을 가질 것이다. 그러나 논의될 바와 같이, 편파 차이들로 인해, OTFS 파일롯 심볼 파형들로부터 획득된 본 발명의 2D 채널 상태 정보를 사용함으로써, 수신기는 2개의 데이터 스트림들 간을 구별할 수 있게 될 것이다.

무선 수신기(들)에서, 임의의 송신기 도플러-시프트되고, 수신기 도플러-시프트되고 및 수신기 편파된 직접 OTFS 파일롯 버스트들 및 레플리카 편파된 OTFS 파일롯 버스트들의 결과적인 조합은 채널-콘볼루팅된 편파된 OTFS 파일롯 버스트들을 생성한다. 수신기(들)는 그 후 이들 채널-콘볼루팅된 편파된 OTFS 파일롯 버스트들을 수신하고 그들의 편파 방향을 검출할 수 있다. 이러한 채널-콘볼루팅된 편파된 OTFS 파일롯 버스트들의 편파의 방향은 그 후, 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 추가로 결정하기 위해 (종종 하나 또는 그 초과의 수신기 프로세서에 의해) 사용될 수 있다.

도 2b는 도 2a로부터의 송신기가, 그의 수평 및 수직 안테나들(202h 및 202v)로부터 상이하지만, 시간, 주파수 및 OTFS 파형 동기화된 데이터의 스트림들을 어떻게 송신할 수 있는지에 관한 근본적인 송신기 그리드 구조 및 수신기 빈 구조의 추가의 세부사항들을 도시한다. 여기서, 송신기의 프로세서 및 메모리는 송신을 위해 2개의 상이한 OTFS 그리드들(202gh 및 202gv)을 저장한다고 가정한다. 여기서, 송신기의 수직 편파된 안테나(202h)는 OTFS 송신기 그리드(202gv)에 도시된 시간 및 주파수 간격에 따라 다양한 OTFS 심볼 파형 버스트들로서 파일롯 심볼 "1" 및 OTFS 데이터 심볼들 "a, b, c, d, e, f, g, h, I"을 송신한다. 송신기는 또한, 정확히 동시에 그리고 정확히 동일한 시간 및 주파수 간격에 따라, OTFS 송신기 그리드(202gh)를 사용하여, 수평 편파된 안테나(204h) 상에서, 파일롯 심볼 "2"(파일롯 심볼 1로부터의 시간 및 주파수 오프셋됨) 및 OTFS 데이터 심볼들 "j, k, l, m, n, o, p, q, r"을 송신한다.

다양한 반사기들(206, 208)은 도 2a에서 이전에 설명된 바와 같이 다양한 송신된 신호 버스트들 상에 작용한다. 예시를 위해, 다양한 시간 지연들 및 주파수 시프트들은, 이들이 수신기의 빈 구조에 따라 수신될 때 대응하는 신호 버스트들에서 비교적 큰 시프트를 생성하는 것을 보여준다. 수신기는 자신의 편파된 안테나들(204v 및 204h) 상에서 채널 콘볼루팅된 OTFS 파형 버스트들을 수신한다. 여기서, 수신기의 수직 편파된 OTFS 시간-주파수 빈 구조(204bv)에 따라 수신기의 수직 편파된 안테나(204v) 상의 수신기 수신이 도시된다. 2D 채널 상태가 2개의 스트림들을 서로 어떻게 혼합하는지에 주목하고, 그러나 파일롯 심볼 혼합 패턴은 수신기 프로세서(들)가 분석하기에 비교적 쉽게 유지된다는 것에 주목한다.

이 도면에서, 일부 경우들에서, 데이터 채널은 이 상대적으로 멀리 있는 원래 송신된 OTFS 신호 버스트의 주파수 또는 시간을 (송신기의 그리드 구조에 따라) 인접한 OTFS 신호 버스트에 대해 통상적으로 예약된 주파수 또는 시간에 프로젝팅할 수 있음을 보여주기 위해, 경우들 중 일부에서, 동일한 수신기 시간-주파수 빈을 점유하는 다수의 송신된 신호들이 도시된다. 시간 및 주파수에서의 수신기 빈의 크기는 통상적으로 모두 일정한 크기이지만, 이 예시들의 경우, 동일한 빈 상에서 나타나는 다수의 신호들을 보여주기 위해, 빈 크기는 상이한 신호들 및 심볼들 모두를 보여주도록 더 크게 그려진다는 것에 주의한다.

적어도, 데이터 채널 손상이 주어진 OTFS 심볼로 하여금 다른 OTFS 심볼에 의해 동시에 점유되는 시간 및 주파수 범위 위에 프로젝팅되게 할 때, 상이한 OTFS 심볼들을 송신하는데 사용되는 근본 OTFS 파형들이 상호 직교인 상태로 유지되는 한, 적절한 회로를 통해, 수신기는 이 혼합을 구별하고 상이한 근본 OTFS 심볼들을 결정할 수 있다는 것에 또한 주의한다.

도 2c는 수신기의 수평 수신기 OTFS 시간-주파수 빈(204bh) 구조 상에서 수신기의 수신 시에 발생하는 이벤트가 여기에 도시된다는 것을 제외하면, 도 2b와 매우 유사하다.

MIMO 방법들

일부 실시예들에서, 데이터 채널 손상들을 추가로 특성화하기 위해 다수의 공간적으로 분리된 송신 및 수신 안테나들을 추가로 사용하는 것이 유용할 수 있다. 편파과 유사하지만 상이한 방식으로, MIMO 방법들은, 데이터 채널에 다른 차원의 공간 분리를 도입하는데 도움을 주기 위해 (설명된 바와 같이) 더 정확한 2D 채널 상태 정보를 생성하는 것을 또한 도우며, 이는 데이터 채널에 의해 전달되는 데이터의 양을 추가로 증가시키는데 이용될 수 있다. 편파 방법들은 도 3a 내지 도 3c에서 보다 상세히 도시된다. 이들 MIMO 방법들은 이전에 논의된 편파 방법들과 결합되어 훨씬 더 높은 레벨의 2D 채널 상태 정확도 및 전반적인 시스템 성능을 생성할 수 있다는 것에 주의한다.

MIMO 논의를 시작하기 전에, 먼저 "데이터 스트림"의 개념을 확장하는 것이 유용하다. 여기서, 직렬 및 병렬 데이터 송신에 대한 비유가 유용할 수 있다. 데이터가 직렬 및 병렬 데이터 송신 방식들에 따라 송신기들과 수신기들 간에 송신될 수 있다는 것이 알려져 있다. 비유로서 와이어들을 사용하여, 모든 데이터 비트들이 동일한 와이어 상에서 이동할 때, 이는 일반적으로 직렬 통신으로 이해된다. 상이한 데이터 비트들이 상이한 와이어들 상에서 이동하도록 분할될 때, 이는 일반적으로 병렬 통신으로 이해된다.

유사하게, 무선 실시예에서, 언뜻 보기에, 무선 파형들이 이동하는 공간이 단지 하나의 데이터 채널인 것처럼 보일 수 있지만, 무선 파형들이 상이한 주파수들에 의해 분리되거나 상이한 (서로 직교하는) 파형들에 의해 변조되는 경우, 병렬 통신에 대한 무선 비유가 또한 발생할 수 있다. 다른 예로서, 지향성 송신기 및 수신기 안테나들의 상이한 세트들 사이의 크로스토크(cross-talk)가 최소인 채로, 고도 지향성 송신기 및 수신기 안테나들의 상이한 세트들 간에 무선 통신이 수행되는 경우, 각각의 송신기 및 수신기 안테나 세트는 그 자신의 고유한 통신 채널을 형성하는 것으로 간주될 수 있고, 재차 병렬 통신 채널들이 달성될 수 있다.

직렬 및 병렬 간의 차이는, 다수의 무선 통신 채널들이 동시에, 동일한 주파수, 동일한 근본 파형으로 그리고 더 적은 방향 특질(예를 들어, 무지향성 타입 안테나)을 사용하여 송신될 때 모호해지기 시작한다. 그러나 심지어 여기서, 칵테일 파티에서와 마찬가지로, 적어도 일부 조건들에서, 인간 청취자는 동시에 다양한 동시성 대화를 듣고, 두 개의 귀, 사운드 에코 및 다른 타입들의 오디오 채널 통신 손상을 사용하여 사실상 동시에 상이한 대화들을 "청취(turn in)"할 수 있다.

단순화된 비유로서, 본 발명의 2D 채널 상태 취득 방법들은 또한, 정보의 상이한 동시성 "스트림들" 간을 구별하기 위해 다양한 타입들의 데이터 채널 손상들로부터 획득된 단서들을 이용할 수 있다.

데이터 채널이 정보의 얼마나 많은 상이한 "스트림들"을 지원할 수 있는지는, 데이터 채널의 근본 데이터 채널 구조 또는 손상들(예를 들어, 반사기들의 분포)에 따라 변동되는 것으로서 고려될 수 있다. 데이터 채널 내의 반사기들의 분포가 각각의 상이한 송신 안테나와 각각의 상이한 수신 안테나 사이에서 격리된 도관을 유효하게 생성하는 것과 같은 경우를 고려한다. 이러한 데이터 채널 및 2D 채널 상태는 이에 따라 매우 다수의 상이한 데이터 스트림들을 지원할 수 있으며, 이는 주로 송신 및 수신 안테나의 수에 의해 제한된다.

대조적으로, 데이터 채널이 반사기들을 갖지 않고 모든 송신 및 수신 안테나들이 무지향성인 경우에, 적어도, 동일한 시간, 주파수 및 근본 파형에서 상이한 데이터 심볼을 송신하는 것과 관련하여, isi(intersymbol-interference)에 의해 유발되는 문제들은 동시에 송신될 수 있는 상이한 스트림들의 수를 크게 감소시킬 것이다.

앞서 논의된 바와 같이, 2D 채널 상태 정보는 일부 실시예들에서, 매트릭스들에 의해 표현될 수 있고, 정보 또는 데이터의 상이한 스트림들에 관하여, 주어진 데이터 채널에 의해 얼마나 많은 상이한 스트림이 동시에 송신될 수 있는지에 대한 질문은 이 경우에, 다소 2D 채널 상태 매트릭스의 "랭크(rank)"의 견지에서 (선형 대수학 용어들로) 고려될 수 있다. 이 랭크는 매트릭스의 선형으로 독립적인 행들(또는 열 랭크가 행 랭크와 동일하기 때문에, 열들)의 모음(collection)의 크기이다. 일부 실시예들에서, 이것은 또한 데이터 송신에 관한 손상된 데이터 채널의 효과를 나타내는 선형 방정식계의 솔루션들의 수로서 고려될 수 있다.

2D 채널 상태 매트릭스는 또한, 송신기에 의해 데이터 채널에 입력된 파형이 데이터 채널에 의해 어떻게 변이되는지를 표현하는 방식으로서 고려될 수 있으며, 결국 수신기에서 검출된 출력 파형들로서 나타난다. 사실상, 데이터의 상이한 스트림들을 성공적으로 송신하기 위해, 데이터의 서로 상이한 스트림들이 송신기에 의해 원래대로 송신되어야 할 뿐만 아니라, 결국, 수신기는 또한 데이터의 상이한 입력 스트림을 성공적으로 분리(이들 간을 구별)할 수 있을 필요가 있다.

이러한 통찰을 고려하여, 본원에서 설명되는 방법은 이에 따라, 예컨대, 편파 및 MIMO를 사용함으로써 2D 채널 상태 매트릭스의 "랭크"를 개선시키는 기술을 사용하고 그리하여 더 높은 랭크의 2D 채널 상태 매트릭스들 및 "보다 풍부한" 데이터 채널들을 생성하는 것을 교시한다. 이들은 결국, 무선 시스템이 점점 더 높은 레벨의 성능(예를 들어, 더 높은 데이터 송신 레이트, 더 낮은 심볼 당 에너지, 페이딩의 증가된 저항 등)으로 동작하도록 허용한다. 일부 실시예들에서, 종래 기술의 방법들에 비하여 10배 및 그 초과의 개선이 이들 방식들에 따라 달성될 수 있다.

보다 단순한 용어로, 통신 시스템이 무선 데이터 채널의 채널 상태를 신속하게 특성화하도록 허용하고, 예를 들어, 임의의 주어진 순간에, 데이터 채널이 보통은, 그 경우보다 많은 데이터 스트림들을 전송하는 것을 가능케 할 수 있는 반사기들의 운좋은 결합(fortunate combination)이 존재하는지를 결정하는 방법들이 본원에서 설명된다. 만약 그렇다면, 본 발명의 자동화된 방법들은 반사기들(일부는 움직일 수도 있고 일부는 정지할 수 있음)의 운좋은 결합을 이용하며, 이러한 운좋음 및 가능한 매우 일시적인 상황을 이용하기 위해 전송되는 데이터의 수를 적어도 일시적으로 부스팅할 수 있다. 본 발명의 자동화된 방법들은 또한, 반사기들의 이러한 가능한 일시적인 결합에 관한 깊은 이해가 주어진다면, 시스템이 이러한 다수의 데이터 스트림들을 디코딩하는 방법을 이해하도록 허용한다. 대조적으로, 반사기들의 운좋고 가능한 일시적인 기회 어레인지먼트를 이용하도록 구성되지 않는 종래 기술의 방법들은, 본 발명의 방법들이 보여주는 것이 이제 가능한 것에 비해 비교적 비효율적으로 동작한다.

앞으로, 본 개시는 이에 따라 신호들이 동일한 시간, 주파수 및 근본 파형 타입들로 송신되는 본 발명의 특히 신규한 스트림 기술에 초점을 두지만, 이는 상이한 시간들, 상이한 주파수들 및 상이한 근본 파형 타입들을 송신함으로써 평행성(parallelism)을 달성하는 다른 그리고 추가의 표준 방법들을 결코 배제하지 않는다는 것에 주의한다. 따라서, 데이터 송신의 병렬 방법들을 달성하는 표준 방법들은 또한 본원에서 개시되는 다중 스트림 방법들과 함께 사용될 수 있다.

따라서, 특히 MIMO 기술에 관한 일부 실시예들에서, 2D 채널 상태 특성화 외에도, 시스템은 또한 OTFS 무선 데이터 심볼 파형 버스트들에 의해 송신된 OTFS 데이터 심볼들을 포함하는 직접 OTFS 데이터 버스트들로서 직접 데이터 버스트들을 또한 송신할 것이다. 여기서, 이 MIMO 구성에서, 송신기-수신기 단위로, 무선 송신기는 T개의 고유하게 구성된 송신 안테나를 가질 수 있고, 무선 수신기는 R개의 고유하게 구성된 수신 안테나들을 가질 수 있다. 이것이 MIMO이기 때문에, T와 R은 모두 1보다 클 것이고, R(수신기 안테나들의 수)은 종종 T보다 크거나 같을 수 있다.

여기서, 무선 송신기는 동일한 주파수 범위에 걸쳐서, 스트림 식별 가능한 직접 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들의 최대 T개의 스트림들을 동시에 송신하기 위해 그의 T개의 송신 안테나들을 사용하도록 구성될 것이다. 여기서, 각각의 스트림 식별 가능한 직접 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들은 바람직하게는, 스트림 식별 가능하게 되도록 추가로 선택된 그의 다양한 OTFS 파일롯 심볼들(P_s,pt,pf)을 적어도 가질 것이다. 도 3a 내지 도 3c에 도시된 예들에서, 예를 들어, 제 1 스트림은 제 1 OTFS 송신기 OTFS 그리드 위치를 점유하는 제 1 OTFS 파일롯 버스트를 갖는 반면에, 제 2 스트림은 제 2 OTFS 송신기 OTFS 그리드 위치를 점유하는 제 2 OTFS 파일롯 버스트를 갖는다. 알 수 있듯이, 이러한 차이는 수신기가 각각의 스트림에 대한 2D 채널 상태를 결정하는데 도움을 주며, 손상된 데이터 채널에 의해 유발된 왜곡들을 정정하거나 디콘볼루팅하는데 또한 도움을 준다.

도 3a는, 시스템이 또한 데이터 채널의 2D 채널 상태를 추가로 특성화하고 또한 다른 목적들을 위해 공간적으로 분리된 송신 및 수신 안테나들(302a1, 302a2) 및 다양한 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들을 어떻게 사용할 수 있는지를 도시한다. 이러한 다른 목적들은 송신 또는 수신 무선 파형들에 공간 방향성을 부여하는 것 및, 동일한 시간, 주파수 및 OTFS 무선 파형들로 더 많은 데이터 스트림들을 또한 성공적으로 송신 및 수신하는 것(데이터 채널이 손상되지 않는 경우, 보통은 가능함)을 포함할 수 있다.

특히, 도 3a는, MIMO 송신기(302)가 2개의 공간적으로 분리된 안테나들을 갖고 MIMO 수신기(304)가 2개의 공간적으로 분리된 안테나들(304a1, 304a2)을 가지며 데이터 채널에 하나의 고정된 반사기(306)(여기서 우측의 송신 및 수신 안테나에 대한 것보다 좌측의 안테나들에 더 근접하게 포지셔닝되게 도시됨)가 있는 단순화된 MIMO 상황을 도시한다.

여기서, 다양한 수신 안테나들에 대한 다양한 OTFS 파일롯 버스트들(및 또한, 임의의 데이터 버스트들)의 도달 순서는, 수신 안테나(304a1)에 관하여, 처음 직접(312a1), 그 후 직접(313a2), 그 후 레플리카(반사)(314a1 내지 314ba1), 및 마지막으로 레플리카(반사)(314a2 내지 314ba2))라고 가정한다. 상이한 도달 순서들은 수신기 빈 구조 상에서 상이한 도달 시간(이것이 보여주기 쉽기 때문에 도 3b 및 도 3c에서 이 방식으로 그려짐)으로서 또는, 또한 수신기 빈 구조의 더 높은 차원 표현 상의 상이한 파형 위상들 또는 상이한 도달각들(도시되지 않음)로서 나타날 수 있다.

다양한 OTFS 파일롯 버스트들의 도달 순서는, 수신 안테나(304a2)에 과하여, 처음(312a2), 그 후(313a1), 그 후 (더 큰 지연을 갖는) 레플리카(반사)(314a1 내지 315ba1) 및 마지막(더 먼 거리로 인한) 레플리카(반사)(314a2 내지 315ba2)이다. 재차, 상이한 도달 순서들은 수신기 빈 구조 상에서 상이한 도달 시간(이것이 보여주기 쉽기 때문에 본원의 도 3b 및 도 3c에서 이 방식으로 그려짐)으로서 또는, 또한 수신기 빈 구조의 더 높은 차원 표현 상의 상이한 파형 위상들 또는 상이한 도달각들(도시되지 않음)로서 나타날 수 있다.

도 3b는, 도 3a로부터의 MIMO 송신기가 그의 안테나들(302a1 및 302a2)로부터, 상이하지만, 시간, 주파수 및 OTFS 파형 동기화된 데이터 스트림들을 상이한 송신기 그리드(302g1, 302g2)로서 어떻게 송신할 수 있는지를 도시한다. 여기서, MIMO 송신기의 좌측 안테나(302a1)는 OTFS 송신기 그리드(302g1)에 도시된 시간 및 주파수 간격에 따라 다양한 OTFS 심볼 파형 버스트들로서 파일롯 심볼 "1" 및 OTFS 데이터 심볼들 "a, b, c, d, e, f, g, h, I"을 송신한다. 송신기는 또한, 정확히 동시에 그리고 정확히 동일한 시간 및 주파수 간격에 따라, 그리드(302g2)에 따른 그의 좌측 안테나(302a2) 상에서 파일롯 심볼 "2"(파일롯 심볼 1로부터의 시간 및 주파수 오프셋됨) 및 OTFS 데이터 심볼들 "j, k, l, m, n, o, p, q, r"을 송신한다. 반사기(306)는 도 3a에서 앞서 논의된 바와 같이 이들 신호들 상에서 작용한다. 앞서 논의된 바와 같이, 다양한 안테나들의 공간적 어레인지먼트로 인해, OTFS 파형들은 모두 동시에 그리고 동일한 각도로 도달하는 것이 아니라, 오히려 상이한 시간들(그리고 또한 시간의 함수로서 변동되는 상이한 파형 위상들) 및 상이한 각도들로 도달한다.

도면을 단순화하기 위해, MIMO 수신기 안테나들(304a1 및 304a2)은 다양한 송신기 안테나, 반사기 및 수신기 안테나 구성에 대해 약간 상이한 이동 시간들을 수신하고 이를 수신기 OTFS 시간-주파수 빈 구조 상의 상이한 지연 시간들로서 검출한다고 가정한다. 실제로, MIMO 수신기는 종종, 다양한 파형들의 위상각들의 차이로서 또는 심지어 다양한 파형들의 상이한 도달 방향들로서 이러한 차이를 대신 검출하고, 추가 차원을 갖는 수신기 빈들을 사용하여 이를 처리할 수 있지만, 개념을 예시하기 위해 시간 차이들로서 이러한 차이를 보여주는 것이 더 용이하다.

MIMO 수신기(304)는 그의 안테나 상에서 채널 콘볼루팅된 OTFS 파형 버스트들을 수신한다. 여기서, MIMO 수신기의 좌측 안테나(304a1) OTFS 시간-주파수 빈 구조(304b1) 상의 MIMO 수신기 수신이 도시된다. 2D 채널 상태가 2개의 스트림들을 서로 혼합하는 방법에 주목하고, 그러나 파일롯 심볼 혼합 패턴은 수신기 프로세서가 분석하기에 비교적 쉽게 유지된다는 것에 주목한다.

도 3c는 안테나의 OTFS 시간-주파수 빈 구조(304b2)에 따라 MIMO 수신기의 우측 안테나(304a2)에 의해 수신된 신호들이 여기서 도시된다는 것을 제외하면, 본질적으로 도 3b의 반복이다.

앞서와 같이, 적어도 하나의 무선 수신기 안테나(R_a)에서, 송신기 도플러-시프트되고 수신기 도플러-시프트된 스트림 식별 가능한 직접 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들, 및 레플리카 스트림 식별 가능한 직접 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트의 결과적인 조합은, 수신 안테나 특정 채널-콘볼루팅된 스트림 식별 가능한 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들을 생성한다.

본 발명의 기술들에 따라, T개의 송신 안테나 및 R개의 수신 안테나들은, R개의 수신 안테나가 검출 가능하게 상이한 2D 채널 상태들을 갖는 상이한 수신 안테나 특정 채널-콘볼루팅된 스트림 식별 가능한 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들을 수신하도록 구성되어야 한다. 이는, 수신 안테나가 인입하는 무선 파형들의 방향성을 감지할 수 있는 능력을 부여하고, 그리고/또는 수신기가 인입하는 무선 파형들의 상대적 위상들을 추가로 계속 추적할 수 있도록 수신기를 구성하기 위해 안테나들 간의 충분히 큰 분리를 포함하는 다양한 방법들에 의해 행해질 수 있다. 여기서, 이러한 위상 검출 방법들이 특히 유용할 수 있다.

본 발명의 방법들에 따라, 수신기의 R개의 수신 안테나를 사용하여 안테나 특정 채널-콘볼루팅된 스트림 식별 가능한 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들을 수신하기 위해 (최대) T개의 데이터 스트림들을 무선 수신기에 성공적으로 송신하는 효율 또는 기회들이 있다. 그 후, 각각의 무선 수신 안테나(R) 및 각각의 스트림 식별 가능한 복수의 OTFS 파일롯 심볼들에 대해서는 그 수신 안테나에서 2D 채널 상태를 결정하기 위해 프로세서(통상적으로 수신기 프로세서)를 사용함으로써 다양한 스트림 특정 2D 채널 상태들을 결정한다. 이들 스트림 특정 2D 채널 상태들(예를 들어, 스트림 특정 2D 채널 상태들의 정보)은 그 후, 예를 들어, 안테나 특정 채널-콘볼루팅된 스트림 식별 가능한 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들 중 적어도 일부를 수신기에서 디콘볼루팅하기 위해 (종종 수신기 프로세서에 의해) 이용될 수 있다. 이것은 이에 따라, 수신기가 원래 전송된 스트림 식별 가능한 데이터 심볼의 적어도 근사를 결정하도록 허용한다.

대안적으로 또는 부가적으로, 앞서와 같이, 이러한 2D 채널 상태 정보 또는 2D 채널 상태 정보 그 자체의 일부 또는 전부로부터 유도된 커맨드들이 송신기에 전송될 수 있다. 여기서, 송신기 프로세서는, 손상된 데이터 채널을 재차 사전 보상하기 위해(또는 대안으로, 더 높은 이익을 위해 손상된 데이터 채널에서 우연한 반사기 어레인지먼트를 더 잘 이용하기 위해) 이들 커맨드들 또는 2D 채널 상태 정보를 사용하여 이 스트림 식별 가능한 직접 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들 중 적어도 일부를 프리코딩한다.

보다 구체적으로, 이 MIMO 예와 같은 상황에서, 이 상황에서 2D 채널 상태를 결정하거나 취득하는 것은, 데이터 채널 손상들이 다양한 스트림들로 하여금 서로 상에 어떻게 프로젝팅되게 하는지를 수학적으로 설명하도록 적어도 하나의 2D 임펄스 응답을 사용함으로써 행해질 수 있다. 예를 들어(스트림 식별 가능한 직접 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들의 2개의 스트림 예를 사용하여), 제 1 시간-주파수 좌표에서 송신된 스트림-1 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_s1,t1,f1·Wp(t1,f1))이 상이한 시간-주파수 좌표에서 원래 송신된 상이한 스트림-2 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_s2,t2,f2·Wp(t2,f2)) 상에 데이터 채널에 의해 프로젝팅된다고 가정한다. 수신기는, 프로젝팅된 OTFS 파일롯 심볼 파형이 결국, 스트림-1 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_s1,t1,f1·Wp(t1,f1))에 통상적으로 대응하는 것들과 상이한 수신기 빈들 내로 수신되게 하기 때문에 이 프로젝션을 검출한다. 상이한 수신기 빈들로의 이러한 프로젝션 및 결과적인 도달은 손상된 데이터 채널의 수신 안테나 특정 양상에 따라 변동될 것이다. 따라서 (적절히 구성된 경우) 수신기는 각각의 상이한 스트림에 대해, R개의 수신 안테나 특정 2D 임펄스 응답들을 결정할 것이다. 수신기(종종 수신기 프로세서를 사용함)는 그 후, 각각의 상이한 스트림에 대해, 수신 안테나 특정 채널-콘볼루팅된 스트림 식별 가능한 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들을 디콘볼루팅하기 위해 이들 R개의 수신 안테나 특정 2D 임펄스 응답들을 사용할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 수신기는 이들 R-수신 안테나 특정 2D 임펄스 응답 또는 2D 임펄스 응답 데이터의 일부 또는 전부에 기초하여, 커맨드들을 송신기에 송신할 수 있고, 송신기는 이 정보를 이용하여 후속 송신된 스트림을 원하는 대로 추가로 프리코딩할 수 있다.

도 4는 MIMO 수신기가 그의 우측 및 좌측 안테나들(304a1, 304a2) 상에서 다양한 OTFS 빈 구조(304b1, 304b2)에 따라 2개의 송신된 스트림들을 수신한 후, 수신기 프로세서가 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 계산하기 위해 알려진 파일롯 심볼들의 분포를 어떻게 이용할 수 있는지를 도시한다. 수신기 프로세서는, 예를 들어, 이 2D 채널 상태를 2D z-변환 또는 다른 2D 변환으로 기술하고, 인버스 변환을 적용하며, 채널 콘볼루팅된 OTFS 파일롯 심볼 및 OTFS 데이터 심볼을 본질적으로 디콘볼루팅하여 MIMO 송신기에 의해 원래 송신된 데이터의 2개의 스트림들의 클린 업된 수신기 빈 레플리카(cleaned-up receiver bin replica)(404b1, 404b2)를 재구성할 수 있다. (수신기의 빈 구조는 종종 원래의 송신기 그리드보다 분해능이 더 높을 것이기 때문에, 원래의 OTFS 그리드 구조에 대한 일부 맵핑은 그 후 수신기 프로세서에 의해 행해질 수 있음.)

재차, 본 발명의 방법은 본질적으로, 명목상의 불이익(데이터 채널 손상들)을 이점으로 전환하는데, 그 이유는, 이들 손상들이 본질적으로 수신기 프로세서가, 보통은 분리 불가능할 수 있는 상이한 데이터 스트림들을 언스크램블하거나 디콘볼루팅하는 것을 돕기 위한 디코딩 키를 제공하기 때문이다. 본질적으로, 본 발명은 데이터 채널 손상을 이용하여 사실상 데이터 채널의 최대 데이터 전달 용량을 증가시킨다.

재차, 이들 최대 T개의 상이한 스트림들은 시간 및 주파수들의 동일한 범위에 걸쳐 공통으로 공유되는 OTFS 반송파 파형들에 의해 전달될 수 있다. 실제로, 이것은 "스트림"의 정의의 일부이다. 물론, 이것은 상이한 시간들, 주파수들, OTFS 반송파 파형들 등과 같은 상이한 방식들에 의해 무선 데이터를 송신하기 위해 T개의 안테나들을 또한 사용하는 가능성을 배제하지 않는다는 것에 주의한다.

일부 실시예들에서, 스트림 식별 가능한 직접 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들은 또한 안테나 식별 가능하고 안테나 특정이다. 여기서, 각각의 송신 안테나는 복수의 안테나 특정 식별 가능한 무선 OTFS 파일롯 심볼 파형들과 함께 무선 OTFS 데이터 심볼 파형의 안테나 특정 스트림을 송신한다. 그러나 이것은 요건은 아니다. 실제로, 바람직한 실시예일 수도 있는 다른 실시예들에서, 이 방식은 생략될 수 있고, 대신에 곧 논의될 대안적인 방식들이 대신 채택될 수 있다.

편파 및 MIMO 기술의 결합을 사용하는 방법들

앞서 논의된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 편파 및 MIMO 기술들 모두는 훨씬 더 높은 레벨들의 성능을 생성하도록 결합될 수 있다. 여기서, 예를 들어, 이전에 설명된 T개의 고유하게 구성된 송신 안테나들 중 적어도 일부는 또한 상이한 편파된 송신 안테나들로서 구성될 수 있다. 이러한 구성에서, 송신기는 추가로, 편파된 스트림 식별 가능한 직접 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트로서 자신의 스트림 식별 가능한 직접 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트를 송신할 것이다. 이들은 상이한 안테나 편파 방향들에 따라 상이하게 편파된 송신 안테나들에 의해 송신될 것이다.

이 실시예에서, 앞서와 같이, 무선 반사기들 중 적어도 하나는 제 1 반사기 편파 오퍼레이터에 따라 그의 반사된 무선 OTFS 파형 버스트들의 편파 방향을 변경하는 편파 변경 무선 반사기들이라고 가정한다. 따라서, 이 반사기는, 원래의 편파된 스트림 식별 가능한 직접 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들의 편파 시프트된 시간-지연된 및 반사기 도플러-시프트된 레플리카들을 포함하는 편파된 스트림 식별 가능한 레플리카 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트를 생성한다.

이 실시예에서, 수신기는 자신의 R개의 고유하게 구성된 수신 안테나들 중 적어도 일부가 수신된 무선 파형들에서 편파의 방향을 검출하도록 구성되어야 한다. 결과적으로, 무선 수신기에서, 임의의 송신기 도플러-시프트되고 수신기 도플러-시프트된 편파된 스트림 식별 가능한 직접 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들, 및 편파된 스트림 식별 가능한 레플리카 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트의 결과적인 조합은, 안테나 특정 채널-콘볼루팅된 스트림 식별 가능한 편파된 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들을 생성할 것이다.

본 발명의 기술들에 따라, 수신기는 이들 안테나 특정 채널-콘볼루팅된 스트림 식별 가능한 편파된 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들의 편파의 방향을 수신 및 검출하도록 수신기의 R개의 고유하게 구성된 수신 안테나들 중 적어도 일부를 사용한다. 일반적으로, 이 프로세스에서 사용되는 각각의 무선 수신 안테나(R_a) 및 각각의 스트림 식별 가능한 복수의 OTFS 파일롯 심볼 파형들에 대해, 수신기의 프로세서는 그 후 수신기의 빈들에서 캡처된 신호들을 분석하고 그 후 이용되는 각각의 수신 안테나(R_a)에서 알 수 있는 바와 같이 2D 채널 상태를 결정하도록 수신기 프로세서를 사용한다. 이 2D 채널 상태 정보는 그 후, 앞서와 같이, 안테나 특정 채널-콘볼루팅된 스트림 식별 가능한 편파된 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들 중 적어도 일부를 디콘볼루팅하고, 그리하여 원래 송신된 복수의 데이터 심볼들의 적어도 근사를 유도하는데 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 2D 채널 상태 정보 또는 2D 채널 상태 정보의 일부 또는 전부로부터 유도된 커맨드는 송신기에 전송되고, 손상된 데이터 채널을 사전 보상하기 위해 편파된 스트림 식별 가능한 직접 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들 중 적어도 일부를 프리코딩하는데 사용될 수 있다.

송신기 프리코딩 방법들

앞서 논의된 바와 같이, 송신된 무선 빔의 공간 방향성을 성형(예를 들어, 송신된 무선 파형들의 피크 및 널이 어떤 방향으로 도달할 것인지 선택)하기 위해 다수의 송신 안테나가 사용되는 MIMO 애플리케이션이 당 분야에 잘 알려져 있다. 유사하게, 다수의 수신 안테나들이 수신기 감도의 공간 방향성을 성형(예를 들어, 어떤 방향으로 강화된 감도 [피크들]에 도달할 것인지 그리고 어떤 방향으로 감소된 감도 [널들]에 도달하는 경향이 있는지 선택)하는데 사용되는 MIMO 애플리케이션은 당 분야에 잘 알려져 있다. 종종 이러한 빔 형성은 앞서 논의된 위상각 조정 방법들을 사용하여 행해질 수 있다.

그러한 방법은 여기에서 배제되지 않는다. 실제로 일부 실시예들에서, 앞서 논의된 2D 채널 상태 및 프리코딩 방법들은 T개의 고유하게 구성된 송신 안테나들에 의해 송신된 무선 파형들의 공간 방향성을 성형하기 위해 추가로 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 2D 채널 상태 정보 및 앞서 논의된 2D 채널 상태 보조 디콘볼루션 방법들은 또한, R개의 고유하게 구성된 수신 안테나들에 의해 수신된 무선 파형들의 공간 방향성을 성형하는데 사용될 수 있다.

일 예로서, 이 공간 방향성은 T개의 고유하게 구성된 송신 안테나들에 의해 송신된 무선 파형들의 상대적 위상들 또는 각도들 중 임의의 것을 조정하도록 송신기 프로세서를 사용함으로써 달성될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, R개의 고유하게 구성된 수신 안테나들에 의해 수신된 무선 파형들의 공간적 방향성은, R개의 고유하게 구성된 수신 안테나들에 의해 수신된 무선 파형들의 상대적 위상 또는 각도들을 모니터링하도록 수신기 프로세서를 사용함으로써 달성될 수 있다.

진보된 송신기 프리코딩 방법들

시스템이 하나 초과의 데이터 스트림을 동시에 송신하기 위해 데이터 채널의 근본 구조(예를 들어, 다양한 반사기들의 포지션, 다른 채널 불완전성들)를 이용하도록 시도하는 일부 실시예들에서, (송신 또는 수신 단에서) 무선 안테나 빔의 방향성을 제어하기 위한 다수의 송신 및 수신 안테나들을 또한 이용하는 것이 또한 바람직할 수 있다.

여기서, 스트림 식별 가능한 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트를 송신하는 것이 여전히 유용할 것이지만, 빔의 방향성을 제어하기 위해 다수의 안테나를 사용하는 것이 바람직한 경우, 바람직한 실시예에서, 송신 안테나 식별 가능 신호들을 송신하는 것이 바람직하지 않을 수 있다. 그 대신에, 송신기 프로세서는, 일부 실시예들에서, 상이한 안테나들 간의 변동되는 위상 지연 또는 조정을 갖는 하나 초과의 안테나를 통해 동시에, 동일한 스트림 식별 가능한 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트를 송신할 수 있고, 그리하여 방향성을 제공한다. 동일한 원리가 수신기에 의해서도 또한 사용할 수 있다.

본 발명의 이러한 실시예들에서, 송신기는 안테나 식별 가능 및/또는 안테나 특정이 되도록 스트림 식별 가능한 직접 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들을 구성하지 않는다. 대신에, 각각의 상이한 송신 안테나는 적어도 하나의 스트림 식별 가능한 무선 OTFS 파일롯 심볼 파형들에 따라 무선 OTFS 데이터 심볼 파형들의 적어도 하나의 스트림(예를 들어, 종종 하나 초과의 스트림)을 송신할 수 있다.

예를 들어, 이러한 실시예들에서, 각각의 송신 안테나는 다양한 송신 안테나 특정 위상들 또는 전력 세팅들에 따라 적어도 하나의 스트림 식별 가능한 무선 OTFS 파일롯 심볼 파형들에 따라 무선 OTFS 데이터 심볼 파형들의 적어도 하나의 스트림을 송신할 수 있다. 이는, 그리하여, 사실상 그 특정 스트림을 송신하는 그러한 송신 안테나들에 의해 송신된 무선 파형들에 대한 공간 방향성을 성형한다.

OTFS 파형 구조 및 OTFS 버스트 구조의 추가의 세부사항들

OTFS 파형을 생성하기 위해 다양한 방법들이 사용될 수 있다. 여기서, 주요 기준은, 각각의 데이터 심볼이 무선 다중-차원 데이터 채널의 시간 지연 및 도플러-시프트 채널 응답 파라미터들에 따라 선택된 복수의 상이한 시간들 및 상이한 주파수들 상의 복수의 구별 가능한(예를 들어, 일반적으로 상호 직교) 파형들에 걸쳐 무손실 및 가역 방식으로 분배된다는 것이다.

일부 실시예들에서, OTFS 파형 버스트들은 특허 출원 US 61/349,619, US 13/177,119, US 13/430,690 및 US 13/927,091뿐만 아니라 미국 특허 제8,547,988호 및 제8,879,378호에서 앞서 논의된 방법들에 따라 생성되고 구조화될 수 있으며, 이들 모두의 전체 내용은 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다. 이들 실시예들 중 일부의 몇몇 특정 예들이 이하에서 논의된다.

도 6은 일련의 N개의 연속적인 OTFS 파형 버스트들(모출원 제13/430,690호에서 앞서 블록으로 불림)을 송신하는 OTFS 송신기를 구현하는데 유용한 하나의 타입의 회로의 예를 도시한다. 일부 실시예들에서, 송신기는 에코 반사 및 주파수 시프트와 같은 다양한 통신 채널 손상을 사전 보상하기 위한 사전-등화 단계를 더 포함할 수 있다.

이 송신기는 (프로세서 및 메모리를 사용할 수 있는) 보다 디지털 지향적 계산 단(예를 들어, 이전에 논의된 102p) 및 보다 아날로그 신호 지향적 변조 단(이전에 논의된 102c)을 포함할 수 있다. 디지털 단(102p)에서, 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서, 또는 다른 유사한 디바이스일 수 있는 전자 회로는 입력으로서 데이터 매트릭스 [D](603)를 수용하고, 입력들로서 [U₁](604)(예를 들어, DFT/IDFT 매트릭스) 및 [U₂](605)(예를 들어, 다른 곳에서 논의된 바와 같은 인코딩 매트릭스(U)) 매트릭스들뿐만 아니라, 여기서 이전에 설명된 그리고 모출원 제13/117,119호(재차, 인용에 의해 본원에 포함됨)에서는 물론, 본 문서의 추후의 예에서의 순열 방식(P)을 생성하고 수용할 것이다. 디지털 섹션은 그 후 TFSSS 매트릭스(및 여기서는 OTFS 매트릭스로서 지칭됨)로서 '119에서 지칭된 것 및 대안적으로 OTFS(시간/주파수 시프트) 매트릭스라 칭해질 수 있는 것을 생성할 것이다. 일단 생성되면, 종종 OTFS 매트릭스로부터 N개의 엘리먼트들의 하나의 열을 먼저 선택하고, 이 열을 스캐닝하고 다양한 시간 방식(606)에 따라 개별 엘리먼트들을 선별(picking out)함으로써, 이 매트릭스로부터 개별 엘리먼트들이 선택될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 단지 하나의 새로운 엘리먼트가 시간 블록마다 선택될 것이다. 예컨대, N개의 엘리먼트들의 각각의 열이 OFDM 협대역 부반송파들과 같은 N개의 상이한 협대역 부반송파들 상에서 동시에 송신되는, 시간 간격 당 열 단위로 매트릭스를 전송함으로써, 다른 스캐닝 방식들이 또한 사용될 수 있다.

따라서, 각각의 모든 연속적인 모든 시간 슬라이스에서, OTFS 매트릭스(608)로부터의 적어도 하나의 엘리먼트는 변조 회로(102c)를 제어하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 변조 방식은 적어도 하나의 엘리먼트가 그의 실수 및 허수 컴포넌트들로 분리되고, 초핑(chopping) 및 필터링되고 그 후, 사인(sin) 및 코사인(cosine) 생성기의 동작을 제어하기 위해 사용되어, 합성 아날로그 파형(620)을 생성하는 것일 것이다. 원래의 NxN 데이터 심볼 매트릭스 [D] 전체가 송신될 때까지의 순수한 효과는 N개의 합성 파형 버스트들로서 구조화된, N² 합계-심볼-가중화된 순환적 시간 시프트되고 순환적 주파수 시프트된 파형들의 형태로 데이터를 송신하는 것이다. 도 6에 도시된 예에서, 데이터는 N개의 시간 블록들 상에서 N개의 연속적 파형 버스트들 통해 송신된다. 그러나 다른 곳에서 논의되는 바와 같이, 합성 파형들의 일부가 다른 주파수 범위로 이전되고 동시에 병렬로 송신되는 방식과 같은 다른 방식들이 또한 가능하다. 일반적으로, 합성 파형들은 N개의 시간 블록들 또는 주파수 블록들의 임의의 결합을 통해 송신될 수 있다.

일부 실시예들에서, 송신기 단에서, 마이크로프로세서 제어식 송신기는, 다양한 N·N 매트릭스들 [D]의 다양한 엘리먼트들로 심볼들을 재패키징 또는 분배함으로써, 예를 들어, D1을 [D] 매트릭스의 제 1 행 및 제 1 열(예를 들어, d1 = d0, 0)에 할당하고, D2를 [D] 매트릭스의 제 1 행 및 제 2 열(d2 = d0, 1)에 할당하는 식으로 [D] 매트릭스의 모든 N·N 심볼들이 채워질 때까지 행함으로써, 송신을 위해 일련의 상이한 심볼들(“d”(예를 들어, d1, d2, d3…))을 패키징할 수 있다. 여기서, 송신할 d개의 심볼을 다 소비하면, 잔여 [D] 매트릭스 엘리먼트들은 0 또는 널 엔트리를 나타내는 다른 값으로 세팅될 수 있다.

이들 파형들이 특징적 사인곡선 형상을 갖는다는 것을 보여주기 위해 여기서 "톤들"이라 불리는, 데이터를 송신하기 위한 1차 토대로서 이용되는 다양한 1차 파형들은, 일부 실시예들에서, N·N 인버스 이산 퓨리에 변환(IDFT) 매트릭스 [W]에 의해 설명될 수 있으며, 여기서

또는 대안적으로

이다. 따라서 [D]의 개별 데이터 엘리먼트들(d)은 매트릭스 곱셈 연산 [W]*[D]와 같은 방식에 의해 다양한 기본 톤들(w)의 결합으로서 변환되고 분배되어 데이터 매트릭스의 톤 변환되고 분배된 형태를 생성하며, 여기서 N·N 매트릭스 [A]에 의해 설명되고, [A] = [W]*[D]이다.

본 발명의 N개의 순환적으로 시간 시프트되고 N개의 순환적으로 주파수 시프트된 파형들을 생성하기 위해, 톤 변환되고 분배된 데이터 매트릭스 [A]는 그 후 예를 들어, N·N 매트릭스 [B] 생성하도록 모듈로 산술 또는 "클록" 산술을 이용함으로써 그 자체로 추가로 순열화될 수 있으며, 여기서 [B]의 b의 각 엘리먼트에 대하여,

이다. 이는 대안적으로 [B] = 순열([A]) = P(IDFT*[D])로서 표현될 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 이 클록 산술은 순환 시간 및 주파수 시프트들의 패턴을 제어할 수 있다.

일부 실시예들에서, 단위 매트릭스 [U]은 그 후, N·N 송신 매트릭스 [T](여기서 [T] = [U]*[B]임)을 생성하고, 이에 따라 인코딩 매트릭스[U]에 따라 결정된 N개의 순환적으로 시간 시프트되고 N개의 순환적으로 주파수 시프트된 파형들의 N² 크기의 모든 순열들을 생성하도록 [B] 상에서 동작하는데 사용될 수 있다. 대안으로, 이들 실시예들에서, N·N 송신 매트릭스 [T] = [U]*P(IDFT*[D])이다. 이 N·N 송신 매트릭스는 이전에 논의된 송신기 OTFS 시간-주파수 그리드에 대응하는 것으로 고려될 수 있다.

이들 실시예들에서, 종종 열 단위로, N개의 각각의 개별 열은 송신기 프로세서 및 송신기에 의해 사용되어 주파수 반송파를 추가로 변조할 수 있고(예를 들어, 우리가 1GHz 부근의 주파수 범위에서 송신한다면, 반송파는 1GHz로 세팅될 것임), N개의 엘리먼트를 갖는 N·N 매트릭스 [T]의 각각의 열은 이에 따라 각각의 데이터 심볼에 대해 N개의 심볼-가중화된 순환적으로 시간 시프트되고 순환적으로 주파수 시프트된 파형 버스트들을 생성할 수 있다. 이들 실시예들에서, 송신기는 예를 들어, 데이터의 시간 블록에 걸친 합성 파형으로서 한 번에 [T]의 하나의 열로부터 N개의 심볼-가중화된 순환적으로 시간 시프트되고 순환적으로 주파수 시프트된 파형들의 합을 송신하고, 이에 따라 파형 "버스트"를 생성한다.

대안적으로, 송신기는 [T]의 상이한 열들에 대해 상이한 주파수 반송파를 대신 사용하고, 이에 따라 예를 들어, 하나의 주파수 반송파 상에서 [T]의 하나의 열을 송신하고, 상이한 주파수 반송파 상에서 [T]의 상이한 열을 동시에 송신할 수 있고, 이에 따라, 동시에 더 많은 데이터를 송신하지만, 물론, 이를 행하는데 더 많은 대역폭을 사용한다. [T]의 2개 이상의 열을 동시에 송신하기 위해 상이한 주파수 반송파를 사용하는 이러한 대안적인 방법은 주파수 블록들로서 지칭될 것이며, 여기서 각각의 주파수 반송파 버스트는 그 자신의 주파수 블록으로 고려된다.

따라서, 일부 실시예들에서, N·N 매트릭스 [T]가 N개의 열을 갖기 때문에, 송신기는 N개의 합성 파형 버스트들로서 구조화된 N²개의 합계-심볼-가중화된 순환적으로 시간 시프트되고 순환적으로 주파수 시프트된 파형들을, N개의 시간 블록들 또는 주파수 블록들의 임의의 결합 상에서 송신할 것이다.

도 7은 OTFS 수신기를 구현하는데 유용한 회로(예컨대, 104c)의 예를 도시한다. 앞서 논의된 바와 같이, 이 수신기는, 수신기가 이전에 설명된 OTFS 수신기 빈 구조에 따라 복수의 시간들 및 주파수들에서 인입하는 OTFS 파형들을 동시에 추적할 수 있도록 수신기 프로세서(104p) 및 연관된 메모리에 의해 정상적으로 제어되는 것은 물론, 선택적으로, 다수의 안테나들 상의 편파, 다수의 안테나들 상의 파형 위상, 또는 다수의 안테나들 상의 입사 방향 중 임의의 것을 또한 모니터링하고 본 명세서 다른 곳에서 논의된 바와 같은 추가 분석을 위해 수신기 프로세서 및 메모리에 그 결과들을 송신할 것이다.

수신기 측 상에서, 송신 프로세스가 본질적으로 반전된다. 여기서, 예를 들어, 마이크로프로세서 제어식 수신기는 물론, 다양한 열들[T](702)을 그 특정 애플리케이션에 대해 바람직한 다양한 시간 블록들 또는 주파수 블록들 상에서 다양한 OTFS 시간-주파수 수신기 빈들로 수신할 것이다(예를 들어 N개의 심볼-가중화된 순환적으로 시간 시프트되고 순환적으로 주파수 시프트된 파형 버스트들로서 또한 알려진 N개의 합성 파형 버스트들을 수신함). 예를 들어, 가용 대역폭이 많고 시간이 중요한 경우, 송신기는 다수의 주파수 반송파 상에서 다수의 주파수 블록들로서 데이터를 송신하고 수신기는 이를 수신할 것이다. 한편, 가용 대역폭이 보다 제한되고 그리고/또는 시간(레이턴시)이 덜 중요하면, 송신기는 다수의 시간 블록들 상에서 대신 송신할 것이고 수신기는 이들 상에서 수신할 것이다.

앞서 논의된 바와 같이, 수신기 빈 구조는 종종 근본 OTFS N·N 송신 또는 수신 매트릭스보다 미세할 수 있다(예를 들어, 더 높은 분해능)는 것에 주의한다. 본 발명에 따라, 이 더 높은 분해능은 통상적으로 2D 채널 상태 특성화, 데이터 채널 손상의 디콘볼루션 등에 대해 사용될 수 있다. 이전에 설명된 2D 채널 상태 방법들이 수신기 빈 구조에 따라 수신된 데이터를 클린 업하기 위해 사용되면, 클린 업된 수신기 빈들(704)로부터의 데이터는 그 후 (일반적으로 수신기 프로세서를 사용하여) N·N 수신 매트릭스 [R]에 맵핑되고 원래의 송신된 데이터는 아래에서 논의된 바와 같이 추출된다.

따라서 유효하게는, 수신기는 하나 또는 그 초과의 주파수 반송파로 튜닝하고, 그 특정 애플리케이션에 대해 세팅된 시간 및 주파수 블록들의 수 상에서, 결국 수신기 빈 구조로 원래의 N·N 송신된 매트릭스 [T]로부터 데이터 또는 계수들을 수신하고 2D 채널 효과를 사용하여 이 데이터를 클린 업하고, 그 후, 클린 업된 데이터를 N·N 수신 매트릭스 [R]로 맵핑하며, 여기서 [R]은 [T]와 유사하지만, 다양한 잔여 통신 손상들로 인해 동일하지 않을 수 있다.

일부 실시예들에서, 마이크로프로세서 제어식 수신기는 그 후 원래 송신 프로세스를 역으로 모방한 일련의 단계들에 의해 송신 프로세스를 반전시킬 수 있다. N·N 수신 매트릭스 [R]은 인버스 디코딩 매트릭스 [U^H]에 의해 먼저 디코딩되어 [B^R]이라 불리는 원래 순열 매트릭스 [B]의 근사 버전을 생성할 수 있으며, 여기서 [B^R]=([U^H]*[R])이다.

수신기는 그 후, 예를 들어, N·N [B^R] 매트릭스의 엘리먼트 상에서 인버스 모듈라 산술 또는 인버스 클록 산술 연산을 행함으로써 순환적으로 시간 시프트되고 순환적으로 주파수 시프트된 파형들(또는 톤들)로부터의 데이터를 되돌리도록(back out) 인버스 클록 연산을 행하여, N·N [B^R] 매트릭스의 각각의 엘리먼트(b^R)에 대해,

를 생성할 수 있다. 이는 여기서 [AR]라고 불리는 데이터 매트릭스 [A]의 톤 변환되고 분배된 형태의 "비-순환적으로 시간 시프트되고 비-주기적으로 주파수 시프트된(de-cyclically time shifted and de-cyclically frequency shifted)" 버전을 생성한다. 대안으로, [A^R] = 인버스 순열([BR]) 또는 [AR] = P-1([UH]*[R])이다.

일부 실시예들에서, 수신기 프로세서(104p)는 그 후(예를 들어, 원래의 인버스 푸리에 변환 매트릭스(IDFT)의 N·N 이산 푸리에 변환 매트릭스(DFT)를 사용하여 [A] 매트릭스를 분석함으로써 [A^R] 매트릭스로부터 원래의 데이터 심볼(d)의 적어도 근사를 추가로 추출할 수 있다.

여기서, 각각의 수신된 심볼(d^R)에 대해, d^R은 N·N 수신된 데이터 매트릭스 [D^R]의 엘리먼트들이고, 여기서 [D^R]=DFT*A^R, 또는 대안적으로 [D^R]=DFT*P^-1([U^H]*[R])이다.

따라서 원래의 N² 합산-심벌-가중화된 순환적으로 시간 시프트되고 순환적으로 주파수 시프트된 파형들은 OTFS 파일롯 파형 버스트들과 함께 송신기 OTFS 그리드에 따라 송신된다. 송신 동안, 모든 파형 버스트들은 이전에 설명된 바와 같이 다양한 데이터 채널 손상에 처해진다. 수신기는 수신기 빈 구조에 따라 다양한 OTFS 파형 버스트들을 수신하고 OTFS 파일롯 파형 버스트를 사용하여 데이터 채널의 2D 채널 상태를 결정한다. 수신기는 그 후 이 2D 채널 상태를 사용하여 수신된 OTFS 데이터 버스트를 추가로 클린 업(디콘볼루팅)하고, 그 후 디콘볼루팅된 OTFS 데이터 버스트들을 수신기 N·N 수신기 매트릭스 [R]에 다시 맵핑할 수 있다.

대안적으로, 일부 실시예들에서, 이들 "톤들"은 OFDM 부반송파와 같은 협대역 부반송파일 수 있다. 예를 들어, N×M 데이터 매트릭스가 N개의 시간 기간들에 걸쳐 M개의 협대역 부반송파를 통해 송신될 수 있도록, 대안적인 인코딩 및 디코딩 방식들이 사용될 수 있다.

이것이 발생하면, 수신기 프로세서 및 메모리는 수신된 OTFS 심볼들로부터 원래의 데이터를 되돌리는 프로세스를 완료하기 위해 대응하는 디코딩 매트릭스 UH([UH]로도 표현됨)를 사용할 수 있다. 여기서, 수신기(예를 들어, 수신기의 마이크로프로세서 및 연관된 소프트웨어)는 하나 또는 그 초과의 원래 송신된 N· N 심볼 매트릭스들 [D]에서 다양한 송신된 심볼 "d"(또는 이들 송신된 심볼들의 적어도 근사)를 재구성하도록 이 디코딩 매트릭스 [UH]을 사용할 수 있다.

Claims (30)

1. 적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법으로서,
   상기 손상된 데이터 채널은 적어도 하나의 반사기를 포함하고, 상기 적어도 하나의 반사기 각각은 반사기 위치, 반사기 주파수 시프트, 및 반사의 적어도 하나의 반사기 계수들을 포함하고;
   상기 적어도 하나의 송신기 각각은 송신기 위치 및 송신기 주파수 시프트를 포함하고;
   상기 적어도 하나의 수신기 각각은 수신기 위치 및 수신기 주파수 시프트를 포함하고;
   상기 2D 채널 상태는 상기 적어도 하나의 송신기들, 수신기들 및 반사기들의 반사의 상대적 위치들, 주파수 시프트들 및 반사기 계수들에 관한 정보를 포함하고;
   상기 방법은,
   집적 OTFS 파일롯 버스트들을 송신하기 위해 상기 적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 이용하는 단계
   ― 상기 직접 OTFS 파일롯 버스트들은 시간들(pt) 및 주파수들(pf)의 복수의 조합들에 걸쳐 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_pt,pf·W_p(pt,pf))로서 송신된 복수의 OTFS 파일롯 심볼들(P_pt,pf)을 포함하며, 상기 pt 및 pf 각각은 2차원 파일롯 OTFS 시간-주파수 그리드로부터 선택된 고유한 파일롯 시간-주파수 좌표들이고, 상기 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_pt,pf, w_p(pt,pf)) 모두는 동일한 OTFS 파일롯 기본 파형(W_p)의 시간 및 주파수 시프트된 버전들로부터 유도된 상호 직교 파형 버스트들이고,
   상기 수신기는 상기 OTFS 시간-주파수 그리드에 비례하는 빈 크기들 및 빈-좌표 포지션들을 갖는 적어도 2차원 파일롯 OTFS 시간-주파수 빈(bin) 구조에 따라 적어도 상기 파일롯 버스트들을 수신하도록 구성되고;
   상기 손상된 데이터 채널을 통한 전파 시에, 상기 직접 OTFS 파일롯 버스트들은 그 후 적어도 하나의 경로 상에서 이동하며, 상기 적어도 하나의 경로는,
   a: 상기 적어도 하나의 송신기로부터 상기 적어도 하나의 수신기로 직접 이동하는 직접 OTFS 파일롯 버스트들; 및
   b: 상기 적어도 하나의 수신기에 도달하기 전에 상기 적어도 하나의 반사기로부터 반사된 직접 OTFS 파일롯 버스트들을 포함하는 레플리카(replica) OTFS 파일롯 버스트 중 적어도 하나를 포함하고, 그리하여 상기 적어도 하나의 수신기에서 추가로 반사기-시간 지연되고 반사기 주파수-시프트되는 직접 OTFS 파일롯 버스트들을 생성하고;
   상기 적어도 하나의 수신기에서, 임의의 상기 송신기 주파수 시프프되고 수신기 주파수 시프트된 직접 OTFS 파일롯 버스트 및 임의의 상기 레플리카 OTFS 파일롯 버스트들의 결과적인 조합은 채널-콘볼루팅된(channel-convoluted) OTFS 파일롯 버스트들을 생성함 ― ;
   상기 적어도 하나의 수신기에서, 상기 채널-콘볼루팅된 OTFS 파일롯 버스트들을 수신하기 위해 상기 빈 구조를 이용하고 상기 적어도 하나의 송신기 및 상기 적어도 하나의 수신기를 연결하는 상기 손상된 데이터 채널의 상기 2D 채널 상태를 결정하기 위해 적어도 하나의 프로세서를 사용하는 단계를 포함하는,
   적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   송신 이전에, 상기 복수의 OTFS 파일롯 심볼들(P_pt,pf) 및 2차원 파일롯 OTFS 시간-주파수 그리드 및 빈 구조는, 상기 적어도 하나의 송신기에 의한 송신 후에, 상기 손상된 데이터 채널이 제 1 시간-주파수 좌표에서 원래 송신된 상기 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_t1,f1·W_p(t1,f1)) 중 적어도 일부로 하여금, 상이한 시간-주파수 좌표에서 원래 송신된 상이한 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들 및 상기 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들에 명목상 대응하는 것들과 상이한 빈들 상에 프로젝팅되게 하고, 상기 프로젝션들 중 적어도 일부는 상기 적어도 하나의 수신기에 의해 검출 가능하고 정량화 가능하게 되는,
   적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_pt,pf, w_p(pt,pf))로서 송신된 상기 복수의 OTFS 파일롯 심볼들(P_pt,pf)은, OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트(P_pt,pf·W_p(pt,pf))로서 송신되는 적어도 하나의 비-널(non-null) OTFS 파일롯 심볼(P_pt,pf)을 포함하고;
   1 : 상기 복수의 OTFS 파일롯 심볼들 중 적어도 일부는 어떠한 파형 버스트도 송신되지 않는, 상기 2차원 파일롯 OTFS 시간-주파수 그리드로부터 선택된 엠티 pt 및 pf 고유한 파일롯 시간-주파수 좌표들을 생성하도록 의도된 널 파일롯 심볼들이거나; 또는
   2 : 상기 복수의 OTFS 파일롯 심볼들 중 적어도 일부는 상기 2차원 파일롯 OTFS 시간-주파수 그리드로부터 선택된 pt 및 pf 고유한 파일롯 시간-주파수 좌표들의 상기 균일한 배경을 생성하도록 의도된 배경 파일롯 심볼들이어서, 균일한 배경 상에서 채널-콘볼루팅된 비-널 OTFS 파일롯 버스트들의 프로젝션들이 상기 적어도 하나의 수신기에 의해 검출 가능하고 정량화 가능하게 되는 것을 가능케 하는,
   적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 2D 채널 상태는, 상기 손상된 데이터 채널이 제 1 시간-주파수 좌표에서 송신된 상기 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_t1,f1·W_p(t1,f1)) 중 적어도 일부로 하여금, 상이한 시간-주파수 좌표에서 원래 송신된 상이한 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_t2,f2·W_p(t2,f2)) 및 상기 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_t1,f1·W_p(t1,f1))에 명목상 대응하는 것들과 상이한 빈들 상에서 어떻게 프로젝팅되게 하는지를 수학적으로 설명하도록 적어도 하나의 2D 임펄스 응답(impulse response)을 이용함으로써 적어도 부분적으로 결정되는,
   적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   2D Z-변환 또는 다른 2D 변환 중 적어도 하나를 포함하는 적어도 하나의 2D 변환으로서 상기 2D 채널 상태를 적어도 부분적으로 설명하기 위해 복수의 상기 빈들로부터의 복수의 상기 2D 임펄스 응답들을 사용하는 단계를 더 포함하는,
   적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 2D 채널 상태는 상기 송신기에 의해 송신된 모든 신호들이 상기 수신기에 의해 수신되는, 상기 송신기로부터의 모든 신호들과 어떻게 커플링되는지를 설명하는, 상기 손상된 데이터 채널에 대한 매트릭스 또는 다른 수학적 변환을 포함하며,
   적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 OTFS 파일롯 심볼들(P_pt,pf)은 상기 적어도 하나의 수신기에 의해 알려지고, 상기 복수의 OTFS 파일롯 심볼들은, 이진 최대-길이 시프트 레지스터 시퀀스들을 포함하는 1 또는 2차원 m-시퀀스들, Ppt,pf 제로(zero) 값들의 영역들에 의해 둘러싸인 델타 값들(Pi,j), 1 또는 2차원 바커(Barker) 코드, 코스타스(Costas) 어레이들, 월시(Walsh) 매트릭스들 또는 상기 2D 채널 상태의 취득을 용이하게 하도록 선택된 다른 복수의 파일롯 심볼들 중 임의의 것이 되도록 추가로 선택되고; 그리고
   상기 빈들은 상기 그리드의 시간-주파수 분해능과 동일하거나 더 정밀한 시간-주파수 분해능을 갖는,
   적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   복수의 데이터 전달 파형 버스트들을 포함하는 직접 데이터 버스트들로서 복수의 데이터 심볼들 중 적어도 일부를 또한 송신하고 상기 직접 OTFS 파일롯 버스트들과 함께 상기 직접 데이터 버스트들을 상기 적어도 하나의 수신기에 송신하기 위해 상기 적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 프로세서를 사용함으로써 상기 손상된 데이터 채널을 통해 상기 복수의 데이터 심볼을 송신하는 단계 ― 상기 직접 데이터 버스트들은 또한 상기 적어도 하나의 반사기로부터 반사되고, 그리하여 상기 적어도 하나의 수신기에서 시간-지연되고 반사기 주파수-시프트된 직접 데이터 버스트들을 포함하는 레플리카 데이터 버스트를 생성하고, 상기 적어도 하나의 수신기에서, 임의의 상기 송신기 주파수 시프트되고 수신기 주파수 시프트된 직접 데이터 버스트들 및 레플리카 데이터 버스트들의 결과적인 조합은 채널-콘볼루팅된 데이터 버스트들을 생성함 ― ; 및
   a) 상기 손상된 데이터 채널을 사전 보상하기 위해 상기 적어도 하나의 송신기에서 상기 직접 데이터 버스트들 중 적어도 일부를 프리코딩(precoding)하는 것; 그리고 b) 상기 적어도 하나의 수신기에서 상기 채널-콘볼루팅된 데이터 버스트들 중 적어도 일부를 디콘볼루팅하고, 그리하여 상기 복수의 데이터 심볼들의 적어도 근사를 유도하는 것 중 적어도 하나를 추가로 수행하기 위해 상기 2D 채널 상태 및 적어도 하나의 프로세서를 사용하는 단계를 더 포함하는,
   적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   적어도 상기 데이터 심볼은 2차원 OTFS 데이터 시간-주파수 그리드의 심볼 프레임 부분들에 추가로 배열되고, 상기 심볼 프레임들은 적어도 상기 데이터 심볼들의 N×N 또는 N×M 프레임들 중 하나이며, N 및 M 둘 다는 1보다 큰 정수들이고;
   심볼 프레임 단위로, 상기 적어도 하나의 프로세서는 무손실 및 가역 변환을 사용하여 상기 심볼 프레임 내의 적어도 모든 데이터 심볼들에 걸쳐 적어도 각각의 데이터 심볼로부터의 정보를 확산하고 그리하여, 복수의 OTFS 심볼들 및 대응하는 OTFS 변환된 직접 데이터 버스트들을 포함하는 대응하는 OTFS 프레임을 생성하고;
   상기 적어도 하나의 무선 수신기는 추가로, OTFS 프레임 단위로 상기 채널-콘볼루팅된 OTFS 변환된 데이터 버스트들을 수신하고, OTFS 프레임 단위로 상기 복수의 OTFS 심볼들을 디콘볼루팅하고 그리하여, 상기 OTFS 프레임의 근사를 생성하고;
   상기 OTFS 프레임의 상기 근사로부터 적어도 레플리카 데이터 심볼들을 추출하기 위해 상기 적어도 하나의 프로세서 및 상기 변환의 인버스(inverse)를 더 사용하는,
   적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
   
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 직접 데이터 버스트는, 시간들(dt) 및 주파수들(df)의 복수의 조합들 상에서, OTFS 데이터 심볼 파형 버스트들(D_dt,df·W_d(dt,df))로서 송신된 복수의 OTFS 데이터 심볼들(D_dt,df)을 포함하는 직접 OTFS 데이터 버스트들로서 상기 복수의 데이터 심볼들 중 적어도 일부를 송신하고, 상기 dt 및 df 각각은 2차원 OTFS 데이터 시간-주파수 그리드로부터 선택된 고유한 데이터 시간-주파수 좌표(dt,df)이고 상기 OTFS 데이터 심볼 파형 버스트들(D_dt,df·W_d(dt,df)) 모두는 동일한 OTFS 데이터 기본 파형(W_d)의 시간 및 주파수 시프트된 버전으로부터 유도된 상호 직교 파형 버스트들에 의해 송신된 원래 송신된 OTFS 데이터 심볼들(D_dt,df)을 포함하고, 각각의 데이터 심볼은 복수의 OTFS 데이터 심볼들(D_dt,df)에 걸쳐 분배되고;
    상기 채널-콘볼루팅된 데이터 버스트들은 채널-콘볼루팅된 OTFS 데이터 버스트들이고;
    상기 복수의 데이터 심볼들 내의 개별 데이터 심볼들은 송신 이전에 상기 송신기에서 복수의 OTFS 데이터 심볼들(D_dt,df)로 인코딩되고, 상기 인코딩은, 상기 수신기가 상기 개별 데이터 심볼들을 결정하기에 충분한 정보를 제공하도록 복수의 OTFS 데이터 심볼들(D_dt,df)을 반드시 성공적으로 수신하도록 구성되고;
    상기 복수의 상기 OTFS 데이터 심볼 파형 버스트들(Ddt,df, Wd(dt,df))은 동일한 OTFS 데이터 기본 파형(W_d)으로부터 유도된 상호 직교 파형 버스트들이고; 그리고
    상기 빈 구조는 추가로, 상기 2차원 OTFS 데이터 시간-주파수 그리드를 포함하는,
    적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 OTFS 데이터 심볼 파형 버스트들(D_dt,df·W_d(dt,df)) 및 상기 복수의 상기 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_pt,pf·W_p(pt,pf))은, 공통적인 복수의 시간들(t) 및 주파수들(f)로부터 선택되며, 여기서 t 및 f 각각은 2차원 OTFS 시간-주파수 좌표들의 공통적인 그리드로부터 선택된 고유한 시간-주파수 좌표들(t, f)이고;
    상기 OTFS 데이터 심볼 파형 버스트들에 대한 상기 시간-주파수 좌표들(td, fd)은 상기 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들에 대한 시간-주파수 좌표들(pt,pf)과 오버랩하지 않도록 추가로 선택되는,
    적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 OTFS 데이터 OTFS 데이터 심볼 파형 버스트들(D_dt,df·W_d(dt,df)) 및 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_pt,pf·W_p(pt,pf))로서 송신된 상기 복수의 OTFS 파일롯 심볼들(P_pt,pf)은 상기 2차원 OTFS 데이터 시간-주파수 그리드로부터 선택된 모든 고유한 시간-주파수 좌표(dt,df)를 점유하지 않는,
    적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
    
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 OTFS 데이터 심볼 파형 버스트들(D_dt,df·W_d(dt,df)) 및 상기 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_pt,pf·W_p(pt,pf))로서 송신된 상기 복수의 OTFS 파일롯 심볼들(P_pt,pf)이 동일한 전력 레벨에서 모두 송신되는 것이 아니라, 대신에 일부 OTFS 데이터 심볼 파형 버스트들 또는 일부 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들은 적어도 상기 2D 채널 상태, 상기 적어도 하나의 수신기까지의 거리 또는 상기 적어도 하나의 수신기의 감도에 따라 선택된 전력 레벨들로 전송되는,
    적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
    
14. 제 11 항에 있어서,
    상기 OTFS 데이터 심볼 파형 버스트들에 대한 상기 시간-주파수 좌표들(td, tf)은 상기 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들에 대한 시간-주파수 좌표들(pt,pf)에 인접하게 되도록 또는 이를 둘러싸도록 추가로 선택되고,
    상기 OTFS 파일롯 기본 파형(W_p) 및 상기 OTFS 데이터 기본 파형(W_d)은 동일한 기본 파형이 되도록 선택되는,
    적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
    
15. 제 1 항에 있어서,
    상기 손상된 데이터 채널은 적어도 하나의 광섬유를 포함하는 광섬유 데이터 채널, 적어도 하나의 금속 전기 도체를 포함하는 전기 도전성 와이어 데이터 채널 또는 유체를 포함하는 데이터 채널인,
    적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
    
16. 제 1 항에 있어서,
    상기 손상된 데이터 채널은 무선 데이터 채널이고, 상기 송신기는 무선 송신기이고, 상기 수신기는 무선 수신기이고, 상기 반사기는 반사기 속도를 더 포함하는 무선 반사기이고, 상기 반사기 주파수 시프트는 수신기 속도 도플러 시프트이고, 상기 반사의 적어도 하나의 반사기 계수는 무선 반사의 반사기 계수이며;
    상기 송신기는 송신기 속도를 갖고, 상기 송신기 주파수는 상기 송신기 속도에 따라 변동되는 송신기 도플러 시프트에 의해 적어도 부분적으로 결정되고;
    상기 수신기는 수신기 속도를 갖고, 상기 수신기 주파수는 상기 수신기 속도에 따라 변동되는 수신기 도플러 시프트에 의해 적어도 부분적으로 결정되고;
    상기 직접 OTFS 파일롯 버스트들은 복수의 무선 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들을 포함하고; 그리고
    상기 2D 채널 상태는 상대적 위치들, 속도들, 송신기 도플러 시프트들, 수신기 도플러 시프트들, 반사기 도플러 시프트들에 의해 유발된 속도 유도 주파수 시프트들, 및 상기 적어도 하나의 송신기들, 수신기들 및 반사기들의 반사의 반사기 계수들에 관련된 정보를 포함하는,
    적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
    
17. 적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법으로서,
    상기 손상된 데이터 채널은 적어도 하나의 반사기를 포함하고, 상기 적어도 하나의 반사기 각각은 반사기 위치, 반사기 주파수 시프트, 및 반사의 적어도 하나의 반사기 계수들을 포함하고;
    상기 적어도 하나의 송신기 각각은 송신기 위치 및 송신기 주파수 시프트를 포함하고;
    상기 적어도 하나의 수신기 각각은 수신기 위치 및 수신기 주파수 시프트를 포함하고;
    상기 손상된 데이터 채널은 무선 데이터 채널이고, 상기 송신기는 무선 송신기이고, 상기 수신기는 무선 수신기이고, 상기 반사기는 반사기 속도를 더 포함하는 무선 반사기이고, 상기 반사기 주파수 시프트는 수신기 속도 도플러 시프트이고, 상기 송신기 주파수 시프트는 송신기 속도 도플러 시프트이고, 상기 반사의 적어도 하나의 반사기 계수는 무선 반사의 반사기 계수이며;
    상기 2D 채널 상태는 상기 적어도 하나의 송신기들, 수신기들 및 반사기들의 반사의 상대적 위치들, 주파수 시프트들 및 반사기 계수들에 관한 정보를 포함하고;
    상기 방법은,
    집적 OTFS 파일롯 버스트들을 송신하기 위해 상기 적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 이용하는 단계 ―
    상기 직접 OTFS 파일롯 버스트들은 시간들(pt) 및 주파수들(pf)의 복수의 조합들에 걸쳐 무선 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_pt,pf·W_p(pt,pf))로서 송신된 복수의 OTFS 파일롯 심볼들(P_pt,pf)을 포함하며, 상기 pt 및 pf 각각은 2차원 파일롯 OTFS 시간-주파수 그리드로부터 선택된 고유한 파일롯 시간-주파수 좌표들이고, 상기 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_pt,pf, w_p(pt,pf)) 모두는 동일한 OTFS 파일롯 기본 파형(W_p)의 시간 및 주파수 시프트된 버전들로부터 유도된 상호 직교 파형 버스트이고,
    상기 수신기는 상기 OTFS 시간-주파수 그리드에 비례하는 빈 크기들 및 빈-좌표 포지션들을 갖는 적어도 2차원 파일롯 OTFS 시간-주파수 빈(bin) 구조에 따라 적어도 상기 파일롯 버스트들을 수신하도록 구성되고;
    상기 손상된 데이터 채널을 통한 전파 시에, 상기 직접 OTFS 파일롯 버스트들은 그 후 적어도 하나의 경로 상에서 이동하며, 상기 적어도 하나의 경로는,
    a: 상기 적어도 하나의 송신기로부터 상기 적어도 하나의 수신기로 직접 이동하는 직접 OTFS 파일롯 버스트들; 및
    b: 상기 적어도 하나의 수신기에 도달하기 전에 상기 적어도 하나의 반사기로부터 반사된 직접 OTFS 파일롯 버스트들을 포함하는 레플리카(replica) OTFS 파일롯 버스트 중 적어도 하나를 포함하고, 그리하여 상기 적어도 하나의 수신기에서 추가로 반사기-시간 지연되고 반사기 주파수-시프트되는 직접 OTFS 파일롯 버스트들을 생성하고;
    상기 적어도 하나의 수신기에서, 임의의 상기 송신기 주파수 시프프되고 수신기 주파수 시프트된 직접 OTFS 파일롯 버스트 및 임의의 상기 레플리카 OTFS 파일롯 버스트들의 결과적인 조합은 채널-콘볼루팅된(channel-convoluted) OTFS 파일롯 버스트들을 생성함 ― ;
    상기 적어도 하나의 수신기에서, 상기 채널-콘볼루팅된 OTFS 파일롯 버스트들을 수신하기 위해 상기 빈 구조를 이용하고 상기 적어도 하나의 송신기 및 상기 적어도 하나의 수신기를 연결하는 상기 손상된 데이터 채널의 상기 2D 채널 상태를 결정하기 위해 적어도 하나의 프로세서를 사용하는 단계를 포함하고,
    상기 2D 채널 상태는 상대적 위치들, 속도들, 송신기 도플러 시프트들, 수신기 도플러 시프트들, 반사기 도플러 시프트들에 의해 유발된 속도 유도 주파수 시프트들, 및 상기 적어도 하나의 송신기들, 수신기들 및 반사기들의 반사의 반사기 계수들에 관련된 정보를 포함하는,
    적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
    
18. 제 17 항에 있어서,
    무선 데이터 전달 파형 버스트들을 포함하는 직접 데이터 버스트들로서 상기 복수의 데이터 심볼들 중 적어도 일부를 상기 적어도 하나의 수신기에 또한 송신하도록 상기 적어도 하나의 무선 송신기 및 적어도 하나의 프로세서를 사용함으로써 상기 손상된 데이터 채널을 통해 상기 복수의 데이터 심볼을 송신하는 단계 ― 상기 직접 데이터 버스트들은 또한, 상기 적어도 하나의 무선 반사기로부터 반사되고, 그리하여 상기 적어도 하나의 무선 수신기에서 추가로 반사기 시간-지연되고 반사기 속도 도플러-시프트되는 직접 데이터 버스트들을 포함하는 레플리카 데이터 버스트를 생성하고, 상기 적어도 하나의 무선 수신기에서, 임의의 상기 송신기 도플러-시프트되고 수신기 도플러-시프트된 직접 데이터 버스트들 및 레플리카 데이터 버스트들의 결과적인 조합은 채널-콘볼루팅된 데이터 버스트들을 생성함 ― ; 및
    a) 상기 손상된 데이터 채널을 사전 보상하기 위해 상기 적어도 하나의 무선 송신기에서 상기 직접 데이터 버스트들 중 적어도 일부를 프리코딩(precoding)하는 것; 및 b) 상기 적어도 하나의 무선 수신기에서 상기 채널-콘볼루팅된 데이터 버스트들 중 적어도 일부를 디콘볼루팅하고, 그리하여 상기 복수의 데이터 심볼들의 적어도 근사를 유도하는 것 중 적어도 하나를 추가로 수행하기 위해 상기 2D 채널 상태 및 적어도 하나의 프로세서를 사용하는 단계를 더 포함하고,
    상기 데이터 심볼들 및 무선 데이터 전달 파형 버스트들은 TDMA, GSM, FDMA, OFDM, CDMA, OTFS 무선 파형 버스트들 또는 다른 타입들의 무선 파형 버스트 중 임의의 것에 의해 송신되는,
    적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
    
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 적어도 상기 데이터 심볼은 2차원 OTFS 데이터 시간-주파수 그리드의 심볼 프레임 부분들에 추가로 배열되고, 상기 심볼 프레임들은 적어도 상기 데이터 심볼들의 N×N 또는 N×M 프레임들 중 하나이며, N 및 M 둘 다는 1보다 큰 정수들이고;
    심볼 프레임 단위로, 상기 적어도 하나의 프로세서는 무손실 및 가역 변환을 사용하여 상기 심볼 프레임 내의 적어도 모든 데이터 심볼들에 걸쳐 적어도 각각의 데이터 심볼로부터의 정보를 확산하고 그리하여, 복수의 OTFS 심볼들 및 대응하는 OTFS 변환된 직접 데이터 버스트들을 포함하는 대응하는 OTFS 프레임을 생성하고;
    상기 적어도 하나의 무선 수신기는 추가로, OTFS 프레임 단위로 상기 채널-콘볼루팅된 OTFS 변환된 데이터 버스트들을 수신하고, OTFS 프레임 단위로 상기 복수의 OTFS 심볼들을 디콘볼루팅하고 그리하여, 상기 OTFS 프레임의 근사를 생성하고;
    상기 OTFS 프레임의 상기 근사로부터 적어도 레플리카 데이터 심볼들을 추출하기 위해 상기 적어도 하나의 프로세서 및 상기 변환의 인버스(inverse)를 더 사용하는,
    적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
    
20. 제 18 항에 있어서,
    상기 프리코딩 또는 상기 디콘볼루팅은 시간 축, 주파수 축 또는 시간-주파수 축 중 임의의 것을 따라 상기 2D 채널 상태의 적어도 하나의 1D 프로젝션을 사용함으로써 행해지는,
    적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
    
21. 제 18 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 무선 송신기는 적어도 하나의 편파 방향에 따라 편파된 무선 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들을 포함하는 편파된 직접 OTFS 파일롯 버스트들로서 상기 직접 OTFS 파일롯 버스트들을 송신하고;
    상기 적어도 하나의 무선 반사기는, 상기 편파된 직접 OTFS 파일롯 버스트들의 편파 시프트된 시간-지연된 및 반사기 도플러-시프트된 레플리카들을 포함하는 레플리카 편파된 OTFS 파일롯 버스트를 생성하도록 제 1 반사기 편파 오퍼레이터(reflector polarization operator)에 따라 그의 반사된 무선 OTFS 파형 버스트들의 편파 방향을 변경하는 편파 변경 무선 반사기이고;
    상기 적어도 하나의 무선 수신기는 그의 수신된 무선 파형들에서 편파의 방향을 검출하도록 추가로 구성되고;
    상기 적어도 하나의 무선 수신기에서, 임의의 상기 송신기 도플러-시프트되고 수신기 도플러-시프트되고 수신기 편파된 직접 OTFS 파일롯 버스트들 및 레플리카 편파된 OTFS 파일롯 버스트들의 결과적인 조합은 채널-콘볼루팅된 편파된 OTFS 파일롯 버스트들을 생성하고;
    상기 채널 콘볼루팅된 편파된 OTFS 파일롯 버스트들을 수신하고 이들의 편파의 방향을 검출하고;
    상기 손상된 데이터 채널의 상기 2D 채널 상태를 추가로 결정하기 위해 상기 채널-콘볼루팅된 편파된 OTFS 파일롯 버스트들의 상기 편파의 방향을 추가로 사용하는,
    적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
    
22. 제 18 항에 있어서,
    상기 직접 데이터 버스트들은 OTFS 무선 데이터 심볼 파형 버스트들에 의해 송신된 OTFS 데이터 심볼들을 포함하는 직접 OTFS 데이터 버스트들이고;
    상기 무선 송신기는 T개의 고유하게 구성된 송신 안테나들을 갖고, 상기 무선 수신기는 R개의 고유하게 구성된 수신 안테나들을 갖고; T 및 R 둘 다는 1보다 크고, R은 T 이상이고;
    상기 무선 송신기는, 동일한 주파수 범위 상에서, 스트림 식별 가능한 직접 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들의 최대 T개의 스트림들을 동시에 송신하기 위해 그의 T개의 송신 안테나들을 사용하도록 구성되고, 각각의 스트림 식별 가능한 직접 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들은 스트림 식별 가능하게 되도록 추가로 선택된 적어도 OTFS 파일롯 심볼들(Ps, pt,pf )을 갖고;
    상기 적어도 하나의 무선 수신기 안테나(Ra)에서, 임의의 상기 송신기 도플러-시프트되고 수신기 도플러-시프트된 스트림 식별 가능한 직접 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들, 및 레플리카 스트림 식별 가능한 직접 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트의 결과적인 조합은, 수신 안테나 특정 채널-콘볼루팅된 스트림 식별 가능한 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들을 생성하고;
    상기 T개의 송신 안테나 및 R개의 수신 안테나들은, 상기 R개의 수신 안테나가, 검출 가능하게 상이한 2D 채널 상태들을 갖는 상이한 수신 안테나 특정 채널-콘볼루팅된 스트림 식별 가능한 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들을 수신하도록 구성되고,
    상기 수신기에서, 상기 안테나 특정 채널-콘볼루팅된 스트림 식별 가능한 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들을 수신하도록 상기 R개의 수신 안테나를 사용함으로써;
    각각의 무선 수신 안테나(R) 및 각각의 스트림 식별 가능한 복수의 OTFS 파일롯 심볼들에 대해, 스트림 특정 2D 채널 상태들을 결정하도록 상기 수신 안테나에서 상기 2D 채널 상태를 결정하기 위해 그리고 a) 상기 손상된 데이터 채널을 사전 보상하기 위해 상기 적어도 하나의 송신기에서 상기 스트림 식별 가능한 직접 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들 중 적어도 일부를 프리코딩하는 것; 및 b) 상기 적어도 하나의 수신기에서 상기 채널-콘볼루팅된 스트림 식별 가능한 OTFS 데이터 및 파일롯 심볼들 중 적어도 일부를 디콘볼루팅하고, 그리하여 상기 복수의 데이터 심볼들의 적어도 근사를 유도하는 것 중 적어도 하나를 수행하도록 상기 스트림 특정 2D 채널 상태를 이용하기 위해 수신기 프로세서를 사용함으로써
    상기 최대 T개의 데이터 스트림들을 상기 무선 수신기에 성공적으로 송신하는 효율을 추가로 개선하는,
    적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
    
23. 제 22 항에 있어서,
    상기 2D 채널 상태를 결정하는 것은, 각각의 스트림에 대해, R개의 수신 안테나 특정 2D 임펄스 응답들을 결정하도록 상기 손상된 데이터 채널의 수신 안테나 특정 양상에 따라, 상기 스트림 식별 가능한 직접 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들에 대해, 제 1 시간-주파수 좌표에서 송신된 스트림-1 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_s1,t1,f1·Wp(t1,f1))가 상이한 시간-주파수 좌표에서 원래 송신된 상이한 스트림-2 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_s2,t2,f2·Wp(t2,f2)) 및 상기 스트림 1 OTFS 파일롯 심볼 파형 버스트들(P_s1,t1,f1·Wp(t1,f1))이 보통 대응하는 것과 상이한 빈들 상에 어떻게 프로젝팅될지를 수학적으로 설명하도록 적어도 하나의 2D 임펄스 응답을 이용하는 것, 및 상기 송신기에서 상기 스트림들을 프리코딩하거나 상기 수신 안테나 특정 채널-콘볼루팅된 스트림 식별 가능한 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들을 디콘볼루팅하기 위해 상기 R개의 수신 안테나 특정 2D 임펄스 응답을 사용하는 것을 더 포함하는,
    적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
    
24. 제 22 항에 있어서,
    상기 T개의 고유하게 구성된 송신 안테나들 중 적어도 일부는 상이하게 편파된 송신 안테나들이고, 상기 스트림 식별 가능한 직접 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들은 상이한 스트림 방향들에 따라 상기 상이하게 편파된 송신 안테나들에 의해 송신되는 편파된 스트림 식별 가능한 직접 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들이고;
    상기 적어도 하나의 무선 반사기는, 상기 편파된 스트림 식별 가능한 직접 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들의 편파 시프트된 시간-지연되고 반사기 도플러-시프트된 레플리카들을 포함하는 편파된 스트림 식별 가능한 레플리카 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들을 생성하도록 제 1 반사기 편파 오퍼레이터에 따라 그의 반사된 무선 OTFS 파형 버스트들의 편파 방향을 변경하는 편파 변경 무선 반사기이고;
    상기 적어도 하나의 수신기는 그의 수신된 무선 파형들에서 편파의 방향을 검출하도록 구성된 자신의 R개의 고유하게 구성된 수신 안테나들 중 적어도 일부를 갖고; 상기 적어도 하나의 무선 수신기에서, 임의의 상기 송신기 도플러-시프트되고 수신기 도플러-시프트된 편파된 스트림 식별 가능한 직접 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들, 및 편파된 스트림 식별 가능한 레플리카 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트의 결과적인 조합은, 안테나 특정 채널-콘볼루팅된 스트림 식별 가능한 편파된 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들을 생성하고;
    추가로, 상기 안테나 특정 채널-콘볼루팅된 스트림 식별 가능한 편파된 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들의 편파의 방향을 수신 및 검출하도록 상기 수신기의 R개의 고유하게 구성된 수신 안테나들 중 적어도 일부를 사용하고; 각각의 무선 수신 안테나(Ra) 및 각각의 스트림 식별 가능한 복수의 OTFS 파일롯 심볼들에 대해, 상기 수신 안테나(Ra)에서 상기 2D 채널 상태를 결정하기 위해, 그리고 a) 상기 손상된 데이터 채널을 사전 보상하기 위해 상기 적어도 하나의 송신기에서 상기 편파된 스트림 식별 가능한 직접 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들 중 적어도 일부를 프리코딩하는 것; 및 b) 상기 적어도 하나의 수신기에서 상기 채널-콘볼루팅된 스트림 식별 가능한 편파된 OTFS 데이터 및 파일롯 심볼들 중 적어도 일부를 디콘볼루팅하고, 그리하여 상기 복수의 데이터 심볼들의 적어도 근사를 유도하는 것 중 적어도 하나를 수행하도록 상기 2D 채널 상태들을 이용하기 위해 수신기 프로세서를 사용하는,
    적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
    
25. 제 22 항에 있어서,
    상기 2D 채널 상태 및 상기 프리코딩은 상기 T개의 고유하게 구성된 송신 안테나들에 의해 송신된 무선 파형들의 공간적 방향성을 성형하는데 추가로 사용되거나, 또는 상기 2D 채널 상태 및 상기 디콘볼루팅은 상기 R개의 고유하게 구성된 수신 안테나들에 의해 수신된 무선 파형들의 공간적 방향성을 성형하는데 사용되는,
    적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
    
26. 제 25 항에 있어서,
    상기 공간적 방향성은 상기 T개의 고유하게 구성된 송신 안테나들에 의해 송신된 무선 파형들의 상대적 위상들 또는 각도들 중 임의의 것을 조정함으로써 달성되거나, 또는 상기 R개의 고유하게 구성된 수신 안테나들에 의해 수신된 무선 파형들의 상기 공간적 방향성은 상기 R개의 고유하게 구성된 수신 안테나들에 의해 수신된 무선 파형들의 상대적 위상 또는 각도를 모니터링함으로써 달성되는,
    적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
    
27. 제 22 항에 있어서,
    상기 최대 T개의 상이한 스트림들은 시간 및 주파수들의 동일한 범위에 걸쳐 공통으로 공유되는 OTFS 반송파 파형들에 의해 전달되는,
    적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
    
28. 제 22 항에 있어서,
    상기 스트림 식별 가능한 직접 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들 각각은 안테나 식별 가능하지 않고 안테나 특정이 아니며, 각각의 송신 안테나는 적어도 하나의 스트림 식별 가능한 무선 OTFS 파일롯 심볼 파형들과 함께 무선 OTFS 데이터 심볼 파형들의 적어도 하나의 스트림을 송신하는,
    적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
    
29. 제 28 항에 있어서,
    각각의 송신 안테나는 송신 안테나 특정 위상 또는 전력 세팅에 따라 적어도 하나의 스트림 식별 가능한 무선 OTFS 파일롯 심볼 파형들과 함께 무선 OTFS 데이터 심볼 파형의 적어도 하나의 스트림을 송신하고, 그리하여 상기 스트림을 송신하는 이러한 송신 안테나들에 의해 송신된 무선 파형들의 공간적 방향성을 성형하는,
    적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
    
30. 제 22 항에 있어서,
    상기 스트림 식별 가능한 직접 OTFS 데이터 및 파일롯 버스트들은 또한, 안테나 식별 가능하고 안테나 특정이며, 각각의 송신 안테나는 복수의 안테나 특정 식별 가능한 무선 OTFS 파일롯 심볼 파형들과 함께 무선 OTFS 데이터 심볼 파형들의 안테나 특정 스트림을 송신하는,
    적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 연결하는 손상된 데이터 채널의 2D 채널 상태를 취득하는 자동화된 방법.
    
    

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