(57)【要約】  通信システムと共に使用するための検出システム並びに関連通信システム、方法、ポータブル電子デバイス及びジオロケーション及び／若しくは報告デバイスであって、この検出システムは、放射信号を受信するための少なくとも１つの放射検出器を備え、この少なくとも１つの放射検出器は複数の検知要素を含み、検出システムは、異なる時間に異なる検知要素のサブセットを用いて放射信号を検出し、異なる検知要素のサブセットによって検出された放射に基づいて放射信号内にエンコードされているデータを決定するように構成される、検出システム並びに関連通信システム、方法、ポータブル電子デバイス及びジオロケーション及び／若しくは報告デバイス。伝送システム並びに関連受信器、通信システム及び方法であって、この伝送システムは少なくとも１つの送信器要素を備え、伝送システムは、選択された伝送キャリア又はチャネル上又はそれらの内に１つ以上の信号を提供することによって少なくとも１つのデータシンボル又は要素をエンコードするように構成され、伝送キャリア又はチャネルの選択が少なくとも１つのデータシンボル又は要素を表し、伝送システムは、それぞれのデータシンボル又は要素をエンコードするために用いられるキャリア又はチャネルの数を変更することによって伝送システムの出力電力を変更するように構成される、伝送システム並びに関連受信器、通信システム及び方法。通信システムの一部としてデータを伝送するための伝送システム並びに関連受信器、通信システム及び方法であって、データは、複数のデータシンボル又は要素を含み、伝送システムは、データを少なくとも第１のデータ部分及び第２のデータ部分に分割するように構成され、第１のデータ部分は、選択されたキャリアチャネル内で信号を伝送することによって通信され、伝送システムは、第１動作状態を有する少なくとも１つの第１のキャリアチャネル及び第２動作状態を有する少なくとも１つの第２のキャリアチャネルの相対的順序を選択することによって少なくとも１つのデータシンボル又は要素をエンコードするように構成される、伝送システム並びに関連受信器、通信システム及び方法。
2014533030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信システムと共に使用するための検出システムであって、
放射信号を受信するための少なくとも１つの放射検出器を備え、
前記少なくとも１つの放射検出器は複数の検知要素を含み、
異なる時間に異なる検知要素のサブセットを用いて前記放射信号を検出し、
前記異なる検知要素のサブセットによって検出された前記放射に基づいて前記放射信号内にエンコードされているデータを決定するように構成された検出システム。
【請求項２】
検知要素のそれぞれのサブセットによって検出された前記放射の強度を判定することによって、前記放射信号内にエンコードされているデータを決定するように構成された請求項１記載の検出システム。
【請求項３】
前記放射検出器は、前記受信された放射信号から１つ以上の画像をキャプチャーするように構成され、
前記画像は、それぞれ画像検出期間内にキャプチャーされ、
前記放射検出器は、関連した前記画像期間内の異なる時間においてそれぞれの画像の異なる部分をキャプチャーするように構成された請求項１または２に記載の検出システム。
【請求項４】
前記画像のそれぞれの部分は、異なる検知要素のサブセットによって検出される請求項３記載の検出システム。
【請求項５】
前記検出システムは、それぞれの画像検出期間内に前記検知要素のサブセットのうちの複数および好ましくは全てをサンプリングするように構成された請求項３または４に記載の検出システム。
【請求項６】
それぞれのサブセットは、少なくとも１つの他のサブセットとは異なる検知要素を含む、請求項３〜５のいずれか１つに記載の検出システム。
【請求項７】
前記放射検出器は、デジタルカメラを含むか又はその内部に含まれる請求項１〜６のいずれか１つに記載の検出システム。
【請求項８】
少なくとも１つの検知要素のサブセットは、検知要素のブロックを含む請求項１〜７のいずれか１つに記載の検出システム。
【請求項９】
それぞれの検知要素のサブセットは、検知要素の１つ以上の行または列を含む請求項１〜８のいずれか１つに記載の検出システム。
【請求項１０】
ロールシャッターおよびライン走査技法の少なくともいずれかを用いて動作可能である請求項９記載の検出システム。
【請求項１１】
前記データの要素を決定するように構成され、
それぞれのデータ要素は、関連付けられた検知要素のサブセットによって検出された前記放射から決定される請求項１〜１０のいずれか１つに記載の検出システム。
【請求項１２】
それぞれの検知要素のサブセットによって生成された前記画像の前記一部分から背景画像の少なくとも一部分を除去するように構成された請求項１〜１１のいずれか１つに記載の検出システム。
【請求項１３】
所定の強度で照射された画像をキャプチャーし、
前記所定の強度で照射された時に少なくとも１つの検知要素のサブセットから検出された前記放射を用いた背景画像を生成すること、サブセット毎に前記背景画像の対応する部分を生成するために、それぞれのサブセットによって異なる時間に生成されたいくつかの画像部分を平均化すること、および、前記強度を正規化し、前記正規化された強度から前記背景画像の対応する部分を生成するために、隣接する検知要素のサブセットによって受信された前記信号をフィルタリングすること、の少なくともいずれか１つを実施する請求項１２記載の検出システム。
【請求項１４】
検出された画像に対して明るさ及び／又はコントラストの正規化を実行するように構成された請求項１〜１３のいずれか１つに記載の検出システム。
【請求項１５】
複数のデータビットを解析することによって、前記伝送された信号の周波数および位相の少なくともいずれか一方を決定し、それぞれのサブセットの前記サンプル時間に対する前記放射信号の強度の時間変化を決定することによって、クロック回復を実行するように構成された請求項１〜１４のいずれか１つに記載の検出システム。
【請求項１６】
前記検知要素は、色を検出するように構成され、
強度変調、色キーイングおよび色温度の少なくともいずれか１つを用いて前記放射信号内にエンコードされているデータをデコードするように構成された請求項１〜１５のいずれか１つに記載の検出システム。
【請求項１７】
干渉除去およびマルチユーザ検出方法の少なくともいずれか一方を適用するように構成された請求項１〜１６のいずれか１つに記載の検出システム。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか１つに記載の検出システムを構成するカメラおよび１つ以上のプロセッサを備え、
放射検出器は、前記カメラを含むかもしくはその内部に含まれること、
前記１つ以上のプロセッサは、検知要素によって生成された信号を少なくとも部分的に処理し、並びに／又は、前記検知要素及び／若しくは検出システムを制御するように構成されること、および、光源が設けられ、前記光源を用いてデータをエンコードするように構成されることの少なくともいずれか１つを備えるポータブル電子デバイス。
【請求項１９】
少なくとも１つの他のポータブル電子デバイスと通信するように構成された請求項１８記載のポータブル電子デバイス。
【請求項２０】
前記デジタルカメラに対する代替または追加の放射検出器として動作可能な環境光センサを備えた請求項１８または１９に記載のポータブル電子デバイス。
【請求項２１】
前記プロセッサは、前記画像を正規化し、及び／又は、前記背景画像を構築するために、前記環境光センサによって検出された放射強度を用いるように構成された請求項１８〜２０のいずれか１つに記載のポータブル電子デバイス。
【請求項２２】
通信システムにおいて、
複数の検知要素を含む少なくとも１つの放射検出器を用いて放射信号を受信し、
異なる時間に異なる検知要素のサブセットをサンプリングし、
前記異なる検知要素のサブセットによって検出された前記放射に基づいて、前記放射信号内にエンコードされているデータを決定する放射信号の検出方法。
【請求項２３】
前記放射検出器は、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の検出システムの放射検出器である請求項２２記載の放射信号の検出方法。
【請求項２４】
伝送システムと、
請求項１〜１７のいずれか１つに記載の検出システムと、
を備え、
前記伝送システムは、光源を含み、前記検出システムまたは異なる検出システムへ伝送するデータをエンコードするために前記光源の出力を変調するように構成されたシステム。
【請求項２５】
前記伝送システムは、前記データをエンコードするために、前記光源によって放出される光の強度を変調することによってデータをエンコードするように構成された請求項２４記載のシステム。
【請求項２６】
前記光源は、１つ以上のＬＥＤを含む請求項２４または２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記光源は、ディスプレイ、コンピュータモニタ、テレビ画面、画面、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）、または、ポータブル通信デバイスもしくは映写システムにおけるその他の光源を含み、
前記伝送システムは、前記データをエンコードするように前記ディスプレイの少なくとも一部分によって生成された前記光を変調するように構成された請求項２４〜２６のいずれか１つに記載のシステム。
【請求項２８】
前記光源は、複数の色、及び／又は、複数の色温度を発生するように構成された請求項２４〜２７のいずれか１つに記載のシステム。
【請求項２９】
前記光源は、複数の発光器を含み、少なくとも１つの発光器は、少なくとも１つの他の発光器とは異なる色を発生するように構成され、
前記伝送システムは、データ要素をエンコードするために適切な色の発光器を選択的に作動、及び／若しくは、停止させ、並びに／又は、１つ以上の発光器の前記色温度を変化させることにより、データ要素を色によってエンコードし、前記データをエンコードするように構成された請求項２８記載のシステム。
【請求項３０】
前記光源は、複数の空間的に分離された発光器を含み、
前記伝送システムは、データ要素をエンコードするために適切な位置の発光器（１つ又は複数）を選択的に作動、及び／又は、停止させることによってデータ要素を空間的にエンコードし、前記データをエンコードするように構成された請求項２９記載のシステム。
【請求項３１】
前記伝送システムは、前記検出システムがそれぞれのサブセットをサンプリングするのに必要なサンプル時間の程度、及び／又は、それに対応する速度でデータをエンコードするように構成され、
それぞれの個別データ要素は、前記検出器システムの検知要素のそれぞれのサブセットがサンプリングされる前記サンプル時間に相当する期間、前記光源を動作させることによってエンコードされる請求項２４〜３０のいずれか１つに記載のシステム。
【請求項３２】
放射信号を変調することによってデータをエンコードし、
前記伝送システムを用いてそれを伝送し、
前記検出システムを用いて前記放射信号を受信し、
異なる時間に前記検出システムの異なる検知要素のサブセットをサンプリングし、
前記異なる検知要素のサブセットによって検出された前記放射の差に基づいて前記放射信号内にエンコードされているデータを決定する請求項２４〜３１のいずれか１つに記載の通信システムを用いるデータ通信方法。
【請求項３３】
前記検出システムは、位置データをエンコードしている放射信号を受信するように適合され、
前記検出システムは、異なる時間に前記検出システムの異なる検知要素のサブセットをサンプリングし、
前記異なる検知要素のサブセットによって検出された前記放射の差に基づいて前記放射信号内にエンコードされている前記位置データを決定するように構成された請求項１〜１７のいずれか１つに記載の検出システムを備えるジオロケーションまたはナビゲーションデバイス。
【請求項３４】
前記位置データは、位置識別子及び／又は座標を含み、
前記ナビゲーションデバイスは、データ記憶装置にアクセスし、前記決定された位置に関連付けられるデータにアクセスするように構成された請求項３３記載のジオロケーションまたはナビゲーションデバイス。
【請求項３５】
少なくとも１つの空間的に分離された伝送システム（１つ又は複数）を備え、
前記伝送システムは、光源を含み、
請求項１〜１７のいずれか１項に記載の検出システムへ伝送するデータをエンコードするために前記光源の出力を変調するように構成され、
それぞれの伝送システムは、位置に関連付けられるか又は関連付け可能であり、前記位置、及び／又は、伝送システムに関連付けられる位置データをエンコードし、伝送するように構成されたジオロケーションまたはナビゲーションシステム。
【請求項３６】
少なくとも１つの伝送システムを含む装置の少なくとも１つのパラメータを監視するセンサを備え、
前記伝送システムは光源を含み、
請求項１〜１７のいずれか１つに記載の検出システムへ伝送する前記パラメータに関連付けられるセンサデータをエンコードするために前記光源の出力を変調するように構成された装置監視システム。
【請求項３７】
カメラシステムにおいて用いられるロールシャッター走査周波数と同じオーダの大きさであるスイッチング速度で変化し、または、変調されるように表示される画像を表示、または、エンコードすることを含む画像コピー防止方法。
【請求項３８】
画像と、
請求項３７に記載の方法を実施する手段と、
を備える画像搬送媒体。
【請求項３９】
画像を表示し、請求項３７に記載の方法を実行するように適合された画像表示装置。
【請求項４０】
少なくとも１つの送信素子を備え、
前記伝送システムは、選択された伝送キャリアまたはチャネル上、もしくは、それらの内に１つ以上の信号を提供するによって少なくとも１つのデータシンボルまたは要素をエンコードするように構成され、
前記伝送キャリアまたはチャネルの選択は、前記少なくとも１つのデータシンボルまたは要素を表し、
前記伝送システムは、それぞれのデータシンボルまたは要素をエンコードするために用いられるキャリアまたはチャネルの数を変更することによって前記伝送システムの出力電力を変更するように構成された伝送システム。
【請求項４１】
前記伝送システムは、選択された伝送キャリアまたはチャネル内に１つ以上の信号を提供し、少なくとも１つの選択されていないチャネルは、非アクティブか、または信号を有しないか、もしくは、減弱した信号を有する状態のままにしておくことによって、データシンボルまたは要素をエンコードするように構成された請求項４０記載の伝送システム。
【請求項４２】
前記伝送システムは、空間変調または空間シフトキーイングを用いて前記データシンボルおよび要素のうちの１つ以上をエンコードするように構成された請求項４０または４１に記載の伝送システム。
【請求項４３】
前記伝送システムは、空間的に分離された複数の送信要素を含み、それぞれの送信要素は少なくとも１つの放射素子を備える請求項４０〜４２のいずれか１つに記載の伝送システム。
【請求項４４】
それぞれの伝送キャリアまたはチャネルは、空間的に分離された伝送キャリアまたはチャネルを含み、
それぞれの伝送キャリアまたはチャネルは、少なくとも１つの、異なり、且つ、対応する空間的に分離された送信要素、もしくは、異なり、または、対応する空間的に分離された送信要素に関連付けられる請求項４３記載の伝送システム。
【請求項４５】
前記伝送システムは、１つ以上の送信要素を用いてデータシンボルまたは要素を選択的にアクティブにし、及び／若しくは、エンコードすること、並びに／又は、１つ以上の送信要素を用いてデータシンボルまたは要素を選択的に非アクティブにし、及び／又は、エンコードしないことによって、データシンボルまたは要素をエンコードするように構成される請求項４３または４４のいずれかに記載の伝送システム。
【請求項４６】
前記伝送システムは、時間変調を用いて前記データシンボルまたは要素の少なくともいくつかをエンコードするように構成される請求項４０〜４５のいずれか１つに記載の伝送システム。
【請求項４７】
それぞれの伝送キャリア、または、チャネルが異なるタイムスロットを含む請求項４６に記載の伝送システム。
【請求項４８】
それぞれの送信要素は光送信器を含み、前記通信システムは光通信システムを含む、または、それぞれの送信要素が光送信器を含むか、もしくは、前記通信システムが光通信システムを含む請求項４３〜４７のいずれか１項に記載の伝送システム。
【請求項４９】
伝送されるデータは、前記少なくとも１つのデータシンボルまたは要素を含むデータの少なくとも第１の部分、および、少なくとも１つの更なるデータシンボルまたは要素を含むデータの少なくとも第２の部分を含み、
前記伝送システムは、前記データの第１の部分を、空間または時間変調を用いてエンコードするように構成され、並びに／又は、チャネル内もしくはキャリア内変調を実行することにより、少なくとも１つの伝送キャリアもしくはチャネルを変調し、前記更なるデータシンボルもしくは要素を、信号シンボルとしてエンコードするように構成される請求項４０〜４８のいずれか１項に記載の伝送システム。
【請求項５０】
前記データの第１の部分を空間もしくは時間シンボルとしてエンコードするように構成され、及び／又は、
前記更なるデータ要素を、振幅もしくは位相変調を用いてエンコードするように構成された請求項４９記載の伝送システム。
【請求項５１】
出力の前記調光、パワーおよび強度の少なくとも１つを変更することによってデータ要素をエンコードするように構成された請求項４０〜５０のいずれか１つに記載の伝送システム。
【請求項５２】
信号波形をエミュレートするために、前記送信要素を１つ以上用いて、アクティブにするか、もしくは、データをエンコードすること、並びに／又は、非アクティブにするか、もしくは、データをエンコードしないことによって、並びに／または、ＬＥＤのような送信要素をアクティブにすることによって、前記調光、パワーおよび強度の少なくとも１つを変更するように構成された請求項５１記載の伝送システム。
【請求項５３】
前記調光レベルは、前記データの第３の部分における第３のデータシンボルまたは要素をエンコードするために用いられる請求項５１または５２に記載の伝送システム。
【請求項５４】
前記受信された信号内の強度差または強度パターンを測定し、測定された強度差からデータの第１の部分のデータシンボルまたは要素を決定するように構成された受信器。
【請求項５５】
伝送チャネルの選択がデータ要素を表し、選択された伝送キャリアまたはチャネル内に１つ以上の信号を提供することによりデータ要素をエンコードし、
それぞれのデータ要素をエンコードするために用いられるキャリアまたはチャネルの数を変更することによって前記伝送システムの出力電力を変更する信号伝送方法。
【請求項５６】
請求項４０〜５３のいずれか１つに記載の伝送システムと、
受信器と、
を備え、
前記伝送システムは、前記伝送チャネルの選択が前記データ要素を表し、選択された伝送キャリアまたはチャネル内に１つ以上の信号を提供することによってデータ要素をエンコードするように構成され、
それぞれのデータ要素をエンコードするために用いられるキャリアまたはチャネルの数を変更することによって前記伝送システムの出力電力を変更するように構成され、
前記受信器は、前記信号を受信するように構成された通信システム。
【請求項５７】
前記受信器は、前記信号内の強度差または強度パターンを測定するように構成された請求項５６記載の通信システム。
【請求項５８】
前記信号内の前記強度差または強度パターンは、前記送信要素の異なる位置によって生じる請求項５７記載の通信システム。
【請求項５９】
前記検出器は、測定された前記強度差から前記第１のデータの前記データ要素を決定するように構成された請求項５７または５８に記載の通信システム。
【請求項６０】
伝送システムと共に用いられる通信方法であって、
伝送チャネルまたはチャネルの選択がデータ要素を表し、選択された伝送キャリアまたはチャネル内に１つ以上の信号を提供することによってデータ要素をエンコードし、
それぞれの前記データ要素をエンコードするために用いられる前記伝送キャリアまたはチャネルの数を変更することによって前記伝送システムの出力電力を変更し、
前記信号を受信する通信方法。
【請求項６１】
前記信号内の強度差または強度パターンを測定することを更に含む請求項６０記載の通信方法。
【請求項６２】
前記送信要素の異なる位置によって生じた前記信号内の強度差または強度パターンを測定することを含む請求項６１記載の通信方法。
【請求項６３】
前記強度差から前記データ要素を決定することを含む請求項６０〜６２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６４】
請求項４０〜５３のいずれか１つに記載の伝送システム、および、請求項５６〜５９のいずれか１つに記載の通信システムの少なくとも１つと共に使用するための受信器であって、
受信された信号内の強度差または強度パターンを測定し、前記強度差からデータ要素を決定するように構成された受信器。
【請求項６５】
前記エンコードされたデータ要素を決定するために、前記強度差またはパターンを、データ要素に関連付けられた参照パターンと比較するように構成された請求項６４記載の受信器。
【請求項６６】
請求項４０〜５３のいずれか１つに記載の伝送システム、および、請求項５６〜５９のいずれか１つに記載の通信システムの少なくとも１つにおいて信号を受信する受信方法であって、
受信された信号内の強度差または強度パターンを測定し、前記強度差からデータ要素を決定する受信方法。
【請求項６７】
通信システムの一部としてデータを伝送するための伝送システムであって、
複数のデータシンボルまたは要素を含む前記データを少なくとも第１のデータ部分および第２のデータ部分に分割するように構成され、
前記第１のデータ部分は、選択されたキャリアチャネル内で信号を伝送することによって通信され、
第１動作状態を有する少なくとも１つの第１のキャリアチャネルおよび第２動作状態を有する少なくとも１つの第２のキャリアチャネルの相対的順序を選択することによって少なくとも１つのデータシンボルまたは要素をエンコードするように構成された伝送システム。
【請求項６８】
前記第１動作状態および前記第２動作状態の一方は、前記関連付けられたキャリアチャネルによって信号が搬送されることを含み、
前記第１動作状態および前記第２動作状態の他方は、非アクティブ、未使用およびゼロ状態の少なくともいずれか１つであるキャリアチャネル、またはより低いレベル、もしくは、前記第１状態の前記信号から識別可能である別の状態のレベルで信号を伝送することを含む請求項６７記載の伝送システム。
【請求項６９】
前記キャリアチャネルによって搬送された前記信号は、変調またはエンコードされた信号含む請求項６７または６８に記載の伝送システム。
【請求項７０】
前記キャリアチャネルによって搬送された前記信号の少なくとも１つは、前記第２のデータ部分を変調またはエンコードする請求項６９記載の伝送システム。
【請求項７１】
前記キャリアチャネルは、逐次的、空間的およびスペクトル的であることの少なくともいずれか１つである請求項６７〜７０のいずれか１つに記載の伝送システム。
【請求項７２】
データビット０または１の一方は、キャリアチャネルの対のうちの先行するもの、もしくは、第１のキャリアチャネル上に信号を提供し、前記キャリアチャネルの対のうちの後続のもの、もしくは、第２のキャリアチャネルは、非アクティブのままにしておくことによってエンコードされ、
データビット１または０の他方は、前記データキャリアチャネルの対のうちの前記先行するもの、もしくは、前記第１のキャリアチャネルを非アクティブのままにしておき、前記後続のもの、もしくは、前記第２のキャリアチャネル上に信号を提供することによってエンコードされる請求項６７〜７１のいずれか１つに記載の伝送システム。
【請求項７３】
前記第１のキャリアチャネルは、周波数帯域もしくはチャネル、タイムスロット、および、空間ポジションの少なくとも１つにおいて、前記第２のキャリアチャネルとは異なる請求項６７〜７２のいずれか１つに記載の伝送システム。
【請求項７４】
少なくとも１つのキャリアチャネルは、ＬＥＤ等の送信要素の異なる空間ポジションを含む請求項７３記載の伝送システム。
【請求項７５】
第１のキャリアチャネルの数は、第２のキャリアチャネルの数と等しい請求項６７〜７４のいずれか１つに記載の伝送システム。
【請求項７６】
前記エンコードは、キャリアチャネルの総数のサブブロック内のキャリアチャネルの組み合わせにビットのブロックを対応させる既定のルックアップテーブル、またはアルゴリズムに基づく請求項６７〜７５のいずれか１つに記載の伝送システム。
【請求項７７】
少なくとも１つの両極性信号を１つ以上の単極性信号に変換するように構成された請求項６７〜７６のいずれか１つに記載の伝送システム。
【請求項７８】
両極性信号の前記絶対値のみを伝送し、前記符号を別個にエンコードするように構成された請求項７７に記載の伝送システム。
【請求項７９】
前記符号は、前記キャリアチャネルの前記相対的順序を用いること、前記キャリアチャネルを変調するシンボルとすること、および、前記伝送ストリームの分離した部分上において個別の変調方式を用いることの少なくとも１つによりエンコードされ、
前記符号は、個別の伝送チャネル、もしくは、前記通信システムの個別の部分を介して前記送り先へ伝達される請求項７８記載の伝送システム。
【請求項８０】
前記キャリアチャネルは、周波数、時間、または空間キャリアチャネル含む請求項６７〜７９のいずれか１つに記載の伝送システム。
【請求項８１】
前記伝送システムは、少なくとも１つの多極性信号を２つ以上の単極性信号に変換するように構成された請求項６７〜８０のいずれか１つに記載の伝送システム。
【請求項８２】
前記単極性信号は、時間分解信号／時間領域において変調された信号、周波数分解信号／周波数領域において変調された信号、および、空間分解信号／空間領域において変調された信号の少なくとも１つを含む請求項８１記載の伝送システム。
【請求項８３】
前記単極性信号のうちの少なくとも１つは、非アクティブであるか、あるいは、ゼロ強度を有するか、あるいは、前記単極性信号のうちの少なくとも１つの他のものにおいて用いられている任意の信号の強度または大きさから識別可能である強度または大きさを有する請求項８１または８２に記載の伝送システム。
【請求項８４】
前記単極性信号のうちの少なくとも１つの他のものが、前記多極性信号の大きさと等しいかまたは同等の大きさを有する請求項８３記載の伝送システム。
【請求項８５】
前記送信器は、前記単極性信号のうちの少なくとも２つの相対的順序を用いることによって前記多極性信号の符号をエンコードするように構成された請求項８１〜８４のいずれか１項に記載の伝送システム。
【請求項８６】
通信システムにおけるデータの伝送方法であって、
複数のデータシンボルまたは要素を含む前記データを少なくとも第１のデータ部分および第２のデータ部分に分割し、
選択されたキャリアチャネル内で信号を伝送することによって前記第１のデータ部分を伝送し、
第１動作状態を有する少なくとも１つの第１のキャリアチャネル、および、第２動作状態を有する少なくとも１つの第２のキャリアの前記相対的順序が前記第１のデータ部分のそれぞれのデータシンボルまたは要素を表すデータの伝送方法。
【請求項８７】
請求項６７〜８５のいずれか１つに記載の伝送システムと、
前記伝送システムからのデータ信号を受信するための受信器と、
を備え、
前記受信器は、前記データの少なくとも一部分を決定するために、第１動作状態を有する少なくとも１つのキャリアチャネル、および、第２動作状態を有する少なくとも１つの第２のキャリアチャネルの前記相対的順序を判定するように構成された通信システム。
【請求項８８】
複数のデータシンボルまたは要素を含むデータの通信方法であって、
前記データを少なくとも第１のデータ部分および第２のデータ部分に分割し、
第１動作状態を有する少なくとも１つの第１のキャリアチャネル、および、第２動作状態を有する少なくとも１つの第２のキャリアの前記相対的順序が前記第１のデータ部分のそれぞれのデータ要素またはシンボルを表し、選択されたキャリアチャネル内で信号を伝送することによって前記第１のデータ部分を通信し、
前記伝送システムからの前記信号を受信し、
前記データの少なくとも前記第１の部分を決定するために、第１動作状態を有する前記少なくとも１つのキャリアチャネル、および、前記少なくとも１つの第２のキャリアチャネルの前記相対的順序を判定するデータの通信方法。
【請求項８９】
少なくとも１つの両極性信号を、伝送及び／若しくはエンコードするための、送信器およびエンコーダの少なくともいずれか１つを備えるシステムであって、
前記送信器および前記エンコーダの少なくとも１つは、前記両極性信号の大きさまたは絶対値を少なくとも１つの単極性信号にエンコードするように構成され、
前記両極性信号の符号もしくは位相を、前記両極性信号の大きさもしくは絶対値とは別にエンコード並びに／又は伝送し、及び／若しくは、前記単極性信号の対応する大きさもしくは絶対値とが異なるようにエンコード並びに／又は伝送するように更に構成されたシステム。
【請求項９０】
前記符号もしくは位相は、前記単極性信号（１つ又は複数）を搬送するキャリアの前記相対的順序を用いてエンコードされるか、または、前記キャリアを変調するシンボルとしてエンコードされるか、または、個別の変調方式で前記伝送ストリームの個別の部分上にエンコードされる請求項８９記載のシステム。
【請求項９１】
前記キャリアは、周波数、時間、および空間キャリアの少なくともいずれか１つを含む請求項９０に記載のシステム。
【請求項９２】
前記符号もしくは位相は、個別の伝送チャネル、もしくは、前記通信システムの個別の部分上で前記送り先へ伝達される請求項８９〜９１のいずれか１つに記載のシステム。
【請求項９３】
前記送信器及び／又はエンコーダは、第１のキャリアチャネルおよび第２のキャリアチャネル毎に、それぞれの両極性信号を２つ以上の単極性信号にエンコードするように構成された請求項８９〜９２のいずれか１つに記載のシステム。
【請求項９４】
前記送信器は、第１動作状態および第２動作状態の前記相対的順序に基づいて前記両極性信号の前記符号または位相をエンコードするように構成され、
前記第１動作状態および前記第２動作状態の一方は、前記両極性信号の前記大きさまたは絶対値を指示する請求項９３に記載のシステム。
【請求項９５】
伝送システムからの信号を受信するための受信器であって、
前記伝送システムからの少なくとも１つの単極性信号を受信し、
前記単極性信号から少なくとも１つの両極性信号の大きさを測定し、
前記両極性信号の符号または位相を決定するように構成され、
前記少なくとも１つの両極性信号の前記符号または位相は、前記両極性信号の対応する前記大きさとは、別に、及び／若しくは、異なってエンコード並びに／又は伝送される受信器。
【請求項９６】
前記受信器は、前記両極性信号の測定された前記大きさおよび符号または位相を用いて前記両極性信号を復元するように構成された請求項９５記載の受信器。
【請求項９７】
前記符号もしくは位相は、前記キャリアの相対的順序内にエンコードされるか、または、前記キャリアを変調するシンボルとしてエンコードされるか、または、個別の変調方式で前記伝送ストリームの個別の部分上にエンコードされる請求項９５または９６に記載の受信器。
【請求項９８】
前記キャリアは、周波数、時間、または空間キャリアを含む請求項９７記載の受信器。
【請求項９９】
前記符号は、個別の伝送チャネル、または、前記通信システムの個別の部分上で前記送り先へ伝達される請求項９７または９８に記載の受信器。
【請求項１００】
第１動作状態および第２動作状態の前記相対的順序に基づいて前記両極性信号の前記符号または位相を決定するために、前記第１動作状態を有する少なくとも１つのキャリアチャネル、および、前記第２動作状態を有する少なくとも１つの第２のキャリアチャネルの前記相対的順序を測定するように構成された請求項９５〜９９のいずれか１つに記載の受信器。
【請求項１０１】
伝送システムから受信された信号のデコード方法であって、
前記伝送システムから少なくとも１つの単極性信号を受信し、
前記単極性信号から少なくとも１つの両極性信号の大きさを判定し、
前記両極性信号の符号または位相を判定し、
前記両極性信号の前記符号もしくは位相は、前記単極性信号の対応する大きさとは別に、及び／若しくは、異なってエンコード並びに／又は伝送される信号のデコード方法。
【請求項１０２】
少なくとも１つの両極性信号を少なくとも１つの単極性信号に変換する信号変換方法であって、
前記両極性信号の少なくとも１つの成分の符号または位相を測定し、
前記両極性信号の絶対値を前記単極性信号内にエンコード及び／又は伝送し、
前記両極性信号の前記符号または位相を、前記両極性信号の絶対値を前記エンコード及び／又は伝送することとは別に、及び／又は、異なってエンコード及び／又は伝送することを含む信号変換方法。
【請求項１０３】
前記多極性信号の前記成分のうちの少なくとも１つを、対応する第１の単極性信号成分および第２の単極性信号成分に変換することを含み、
前記第１の単極性信号成分および前記第２の単極性信号成分は、異なる振幅または大きさを有し、
前記第１の単極性信号成分および前記第２の単極性信号成分の順序は、対応する前記多極性信号成分の前記符号または位相に依存する請求項１０２に記載の信号変換方法。
【請求項１０４】
前記第１の単極性信号成分および前記第２の単極性信号成分の少なくとも一方は、対応する前記多極性信号成分の前記強度または大きさを指示する請求項１０３に記載の信号変換方法。
【請求項１０５】
前記第１の単極性信号成分および前記第２の単極性信号成分の他方は、ゼロの振幅または大きさを有すること、非アクティブまたは空のキャリアチャネルを含むこと、および、他方の単極性信号成分のものとは異なる振幅または大きさを有すること、の少なくとも１つに該当する請求項１０４に記載の信号変換方法。
【請求項１０６】
前記第１の単極性信号成分および前記第２の単極性信号成分の時間的な前記順序が、前記対応する多極性信号成分の前記符号または位相に依存する、請求項１０３〜１０５のいずれか１項に記載の信号変換方法。
【請求項１０７】
前記第１の単極性信号および前記第２の単極性信号成分は、時間、周波数及び／又は空間領域において分解及び／又は分離される請求項１０３〜１０６のいずれか１つに記載の信号変換方法。
【請求項１０８】
請求項１〜２１、２４〜３１、３３〜３６、３８〜５４、５６〜５９、６４〜６５、６７〜８５、８７、および８９〜１００のいずれか１つに記載の装置、あるいは、請求項２３、３２、３７、５５、６０〜６３、６６、８６、８８および１０１〜１０７のいずれか１つに記載の方法を実施するように適合されたコンピュータプログラム製品。
【請求項１０９】
請求項１０５に記載のコンピュータプログラム製品、または、請求項１０８に記載のコンピュータプログラム製品を用いてプログラムすることが可能な装置を含む伝送媒体。
【請求項１１０】
図面に示され、及び／又は、明細書に説明されている通りの検出システム。
【請求項１１１】
図面に示され、及び／又は、明細書に説明されている通りの通信システム。
【請求項１１２】
図面に示され、及び／又は、明細書に説明されている通りの伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は通信方法及び装置並びに関連受信器に関し、特に、光センサを用いた通信信号の受信に関する。
【背景技術】
【０００２】
データは、放射源を時間変調することによって、放射を用いてエンコードすることができる。例えば、可視光通信では、データを光信号内にエンコードするために、ＬＥＤ等の光源から発生される光の強度が時間に伴って変調されてもよい。次に、光検出器を用い、時間変調された信号を受信することができる。信号は、光源によって伝送されたデータを顕現させるためにデコードされる。
【０００３】
デジタルカメラが信号を都合良く受信することができる。次に、信号は、エンコードされているデータを抽出するために処理される。許容可能な程度に高い伝送速度達成するため、及び送信光源（単数又は複数）による明白な光のちらつきのない通信を達成するために、送信光源は、適切に高い速度で強度レベルを切り替え可能でなければならない。逆に、光検出器は、例えば、強度の遷移を判別するのに十分に速い画像キャプチャ速度を有することによって、一定の要件を満たさなければならない。しかし、同時に、このような通信方法を一般又は市販の装置に用いることができれば、有益となるであろう。
【０００４】
一部の通信方法では、特に可視光通信では、送信器によって放出された放射の出力を変更すること、すなわち放射源の調光を用いることが望ましい。しかし、これらの変更はデータ伝送能力に影響を及ぼし得る。
【０００５】
この問題に対処するために、当該技術分野においては種々の技法が用いられている。例えば、ＩＥＥＥ  ８０２．１５．７規格では、可変パルス位置変調（ｖａｒｉａｂｌｅ  ｐｕｌｓｅ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＶＰＰＭ）と呼ばれる方法が用いられる。これは、要求される調光レベルに応じてパルス持続時間を変化させることを伴う。ＶＰＰＮでは、データ速度は調光レベルと無関係であるが、帯域幅効率が悪い。この問題に対処するために用いられているその他の技法は、光強度レベルの変更を伴う。これらの技法の少なくとも一部に関連する問題には、高度の調光（低い光出力）によるデータ速度性能の低下がある。
【０００６】
分散チャネルを通じてデータを伝送するべく信号を変調するために、直交周波数分割多重（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、ＯＦＤＭ）方法が広く使われている。しかし、通信システムの電力消費を低減することが望ましい。例えば、これは、ポータブルデバイス用の電池の寿命を極限まで増すこと、あるいは単に動作コストの無駄を無くすこと又はエネルギー使用量を削減することであってよい。
【０００７】
通信デバイスによって必要とされる電力を、伝統的なＯＦＤＭを用いるものに対して低減するために、ＳＩＭ−ＯＦＤＭと呼ばれるＯＦＤＭ変調方式の変形体が提案されている。ＳＩＭ−ＯＦＤＭ技法は、Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｐｅｒｓｏｎａｌ，Ｉｎｄｏｏｒ  ａｎｄ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｒａｄｉｏ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＰＩＭＲＣ）、東京、日本、２００９年９月１３〜１６日におけるＲ．Ａｂｕａｌｈｉｇａ及びＨ．Ｈａａｓによる「Ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ  Ｉｎｄｅｘ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ＯＦＤＭ」に記載されている。
ＳＩＭ−ＯＦＤＭは、伝統的なＯＦＤＭエンコーディングと平行に追加の次元を導入している。追加の次元は、利用可能なそれぞれの周波数キャリアの状態、すなわちアクティブ又は非アクティブ、によってもたらされている。このように、周波数キャリアの状態（すなわち使用又は未使用）を用い、オンオフキーイング変調方式によってデータをエンコードする。ＯＦＤＭにおけるように、それぞれのアクティブなキャリアは、限定されるものではないが、Ｍ−ＱＡＭ等の従来の変調方式を用いて変調された信号を伝送する。それぞれの非アクティブなキャリアはゼロ状態にセットされる。したがって、それぞれのＭ−ＱＡＭ信号の搬送に用いられる電力を、単に、特定の周波数キャリア帯域内に存在するか又は否かによって、更なるデータのエンコードにも用いることができる。図１に、ＳＩＭ−ＯＦＤＭのコンセプトが示されている。
【０００８】
この場合には、入力ビットストリームは、Ｎ（０．５＊ｌｏｇ２（Ｍ）＋１）の長さをそれぞれ有するビットのブロックに分割される。ここで、Ｎは周波数キャリアの数であり、Ｍは、用いられている各々のＭ−ＱＡＭ変調方式のコンスタレーションサイズである。これらのブロックのそれぞれは２つの部分に分割される。ブロックの最初のＮビットは第１サブブロック（ＢＯＯＫ）を形成する。残りの０．５＊Ｎ．ｌｏｇ２（Ｍ）ビットは第２サブブロック（ＢＱＡＭ）を形成する。第１サブブロック（ＢＯＯＫ）は検査され、１又は０のどちらのビット値の方が出現数が多いのかをチェックすることによって、多数ビット種が判定される。ＢＯＯＫ内の多数ビット種からのビットと同じポジションをＯＦＤＭフレーム内部において有する周波数キャリアは「アクティブ」として分類され、残りの周波数キャリア（すなわち少数ビット種に対応するもの）は「非アクティブ」として分類される。非アクティブなキャリアは、振幅値０＋０ｊを与えられる。ここで、ｊ＝√ー１である。最初の０．５＊Ｎ個のアクティブな周波数キャリアは、第２サブブロック（ＢＱＡＭ）をエンコードするために必要なＭ−ＱＡＭコンスタレーションシンボルに対応する振幅値を与えられる。残りのアクティブなキャリアは、ＢＯＯＫの多数ビット種を宛先受信器に信号を送るために用いることができ、それらには、所与のＭ−ＱＡＭ方式のための平均電力に電力が等しい信号が割り振られることになる。その後、伝送される時間領域信号を得るために、Ｎ点ＩＦＦＴ変換が実行される。
【０００９】
このように、例えば、２進シーケンス［０  １  ０  ０  ０  １  １  １  ０  １  ０  １］が、４−ＱＡＭ及び６つのキャリアを用いて伝送される場合には、このとき、シーケンスは第１サブブロック［１  １  ０  １  ０  １］と第２サブブロック［０  １  ０  ０  ０  １］とに分割される。第２サブブロックは４−ＱＡＭ変調を用いて周波数キャリアに変調される。第１サブブロック内の多数ビットは１であるため、その結果、アクティブなキャリアは、１を表すように選定される。この場合には、４−ＱＡＭ変調された信号は第１、第３及び第５周波数キャリアチャネル上で伝送される。同様にアクティブである第６キャリアは、ＢＯＯＫ内の多数ビット種は何であるのかを宛先に伝達するために用いることができる。それには、各々のＭ−ＱＡＭ方式の平均電力に等しい電力が割り当てられることになる。その正の振幅が多数ビット種−この場合には１−を表すことになる。このキャリアチャネル割り当ては、第１サブブロックを［１  １  ０  １  ０  １］として効果的にエンコードする。
【００１０】
ＳＩＭ−ＯＦＤＭの若干の変更には、安全な通信チャネルを通じるか、又は１つの特定の周波数キャリアを確保し、所望の値を十分に高い信号対雑音比をもって伝送することのいずれかによって、多数ビット種を信号で送ることが含まれる。この変調方式は、スペクトル効率を犠牲にして、全ての非アクティブなキャリアに由来する電力を節約することにも留意されたい。上述の構成はパワーセービングポリシー（Ｐｏｗｅｒ  Ｓａｖｉｎｇ  Ｐｏｌｉｃｙ、ＰＳＰ）と呼ばれている。代替実施形態では、単一のＯＦＤＭフレーム毎に、非アクティブなキャリアに由来する未使用電力をアクティブなものに再割り当てすることができ、これにより、性能の向上をもたらすことができるであろう。
【００１１】
宛先における受信器によって信号が受信されると、それは、高速フーリエ変換演算を用いて周波数領域に変換される。次に、全ての周波数キャリアが検査される。電力が所定の閾値を上回るキャリアはアクティブと標識され、残りのキャリアは非アクティブと標識される。キャリアの総数の少なくとも半分はアクティブになる。したがって、検出されるアクティブなキャリアが０．５＊Ｎ個未満の場合には、閾値が小さな刻みだけ減じられ、検査が再び実行される。この手順は、少なくとも０．５＊Ｎ個のアクティブなキャリアが検出されるまで、反復的に行われる。次に、検出されたキャリアの状態及び分かった多数ビット種から第１サブブロック（ＢＯＯＫ）が復元される。その後、第２サブブロック（ＢＱＡＭ）を従来の方法で復元するために、最初の０．５＊Ｎ個のアクティブなキャリアは各々のＭ−ＱＡＭ方式によって復調される。この方式のスペクトル効率は次式のようになる。
【数１】
2014533030.tif 000003
【００１２】
本発明の少なくとも１つの実施形態の目的は、ＳＩＭ−ＯＦＤＭ方式の性能を向上させることである。図２に、加法性白色ガウス雑音（Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｗｈｉｔｅ  Ｇａｕｓｓｉａｎ  Ｎｏｉｓｅ、ＡＷＧＮ）チャネルにおけるＳＩＭ−ＯＦＤＭのビット誤り率（ｂｉｔ  ｅｒｒｏｒ  ｒａｔｅ、ＢＥＲ）性能が示されている。
【００１３】
本発明の少なくとも１つの実施形態の少なくとも１つの目的は、改善された又は代替的な通信システム及び検出器を提供すること、並びに／又は従来技術の少なくとも１つの問題に少なくとも部分的に対処することである。
【発明の概要】
【００１４】
本発明の第１の態様に係るのは、通信システムと共に使用するための検出システムであって、この検出システムは、放射信号を受信するための少なくとも１つの放射検出器を備え、この少なくとも１つの放射検出器は複数の検知要素を含み、検出システムは、異なる時間に異なる検知要素のサブセットを用いて放射信号を検出し、異なる検知要素のサブセットによって検出された放射に基づいて放射信号内にエンコードされているデータを決定するように構成される、検出システムである。
【００１５】
放射信号は、強度変調された放射信号等の、変調された放射信号を含んでもよい。検出システムは、それぞれの検知要素のサブセットによって検出された放射強度及び好ましくは平均放射強度を判定することによって、放射信号内にエンコードされているデータを決定するように構成されてもよい。
【００１６】
放射検出器は、受信された放射信号から１つ以上の画像を生成するように構成されてもよい。それぞれの画像は画像検出期間内に生成されてもよい。
【００１７】
放射検出器は、関連付けられた画像期間内の異なる時間にそれぞれの画像の異なる部分をキャプチャするように構成されてもよい。画像のそれぞれの部分は異なる検知要素のサブセットによって検出されてもよい。検出システムは、それぞれの画像検出期間内に検知要素のサブセットのうちの複数及び好ましくは全てをサンプリングするように構成されてもよい。検出システムは、画像を形成するために、関連付けられた画像期間内にそれぞれの検知要素のサブセットによって生成された画像の部分を結合することによってそれぞれの画像を生成するように構成されてもよい。
【００１８】
それぞれのサブセットは、他のサブセットの少なくとも１つ及び好ましくはそれぞれと異なる検知要素を含んでもよい。それぞれのサブセットは所定のサンプル時間の間、サンプリングされてもよい。
【００１９】
少なくとも１つの放射検出器は画像センサを含んでもよい。少なくとも１つの放射検出器は、ＣＭＯＳ光検出器  能動画素センサ又は電荷結合デバイス（ｃｈａｒｇｅ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ、ＣＣＤ）あるいは同様のものを含んでもよい。それぞれの検知要素は、フォトダイオード又は逆バイアスｐ−ｎ接合あるいは同様のものを含んでもよい。放射検出器は、受動的赤外線検出器等の赤外線検出器、あるいは環境光センサ又は光起電力素子を含んでもよい。
【００２０】
少なくとも１つの放射検出器は画素化検出器であってもよい。それぞれの検知要素は、検出器の関連付けられた画素を含むか又はそれに含まれてもよい。検知要素はアレイ、格子又はマトリックス状に形成されてもよい。検知要素は行及び／又は列を成して配列されてもよい。  
検出器はデジタルカメラを含むか又はそれに含まれてもよい。
【００２１】
少なくとも１つ及び好ましくはそれぞれの検知要素のサブセットは検知要素のブロックを含む。それぞれの検知要素のブロックは１つ以上の検知要素を含んでよい。  
好ましくは、それぞれの検知要素のサブセットは検知要素の１つ以上の行又は列を含んでもよい。検出システムは、行毎又は列毎又は画素グループ毎に放射検出器をサンプリングするように構成されてもよい。
【００２２】
検出システムは、ロールシャッター及び／又はライン走査技法を用いて動作可能であってもよい。ロールシャッターは、放射検出器を用いて、行毎又は列毎又は画素グループ毎に検知要素をサンプリングすることによって画像を収集し、それぞれのサンプリングされた検知要素の行又は列又は画素グループの出力を結合することによって画像を生成することを含んでもよい。
【００２３】
検出システムは、ビット等の、データの要素を決定するように構成されてもよく、それぞれのデータ要素は、関連付けられた検知要素のサブセットによって検出された放射から、例えば、関連付けられた検知要素のサブセットによって検出された放射の平均強度を用いることによって、決定される。  
放射信号はオンオフキーイングを用いて変調又はエンコードされてもよい。
【００２４】
検出システムは、それぞれの検知要素のサブセットによって検出された放射の平均強度を正規化するように構成されてもよく、例えば、信号又は平均強度は０％〜１００％の間で正規化されてもよい。  
放射は、可視光、赤外、近赤外又は紫外光あるいは同様のもの等の光を含んでもよい。
【００２５】
検出システムは、それぞれの検知要素のサブセットによって生成された画像の一部分から背景画像の少なくとも一部分を除去するように構成されてもよい。
【００２６】
システムは、データを放射信号内に変調／エンコードするために用いられる１つ以上の強度レベルに対応する強度等の、所定の強度で、少なくとも１つ及び好ましくはそれぞれの検知要素のサブセットがサンプリングされるのに十分な時間、背景を照射するように構成されてもよい。所定の強度は、変調されていない強度であってよい。検出システムは、所定の強度で照射された時に少なくとも１つ及び好ましくはそれぞれの検知要素のサブセットから検出された放射を用いて背景画像を生成してもよい。プロセッサは、それぞれの検知要素のサブセットによって生成された画像の一部分から、背景画像の対応する部分を差し引くように構成されてもよい。
【００２７】
検出システムは、サブセット毎の背景画像の対応する部分を生成するために、異なる時間にそれぞれのサブセットによって生成されたいくつかの画像部分を平均化するように構成されてもよい。検出システムは、強度を正規化するために、近接する検知要素のサブセットによって受信された信号をフィルタリングし、正規化された強度から、背景画像の対応する部分を生成するように構成されてもよい。
【００２８】
検出システムは、例えば、画像が１つの区域では明るく、他では暗い場合には、検出された画像にわたって（すなわち１つ以上のサブセットにわたって）明るさ及び／又はコントラストの正規化を実行するように構成されてもよい。
【００２９】
検出システムは、例えば、複数のデータビットを解析することによって、伝送された信号の周波数及び／又は位相を判定し（例えばそれぞれのデータビットは、対応する検知要素のサブセットから決定される）、それぞれのサブセットのサンプル時間に対する放射信号の強度の変化の時間を決定することによって、クロック回復を実行するように構成されてもよい。
【００３０】
検出システムは、例えば前方誤り訂正技法を用いて、誤り訂正を実行するように構成されてもよい。
【００３１】
検知要素は、色を検出するように構成されてもよい。データは、強度変調及び／又は色キーイングを用いて放射信号内にエンコードされてもよい。
【００３２】
検出システムは、逐次干渉除去、結合検出、結合伝送、プリコーディング技法（ダーティペーパ符号化）、重畳符号化又は最小平均２乗誤差（ｍｉｎｉｍｕｍ  ｍｅａｎ  ｓｑｕａｒｅ  ｅｒｒｏｒ、ＭＭＳＥ）推定等の、干渉除去及び／又はマルチユーザ検出方法を適用するように構成されてもよい。
【００３３】
放射検出器は、モバイル電話又はその他のパーソナル通信デバイス、タブレットコンピュータ、パームトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、デジタルカメラ、ＰＤＡ、ラップトップコンピュータ、パーソナルコンピュータあるいは同様のもの等の、ポータブル電子デバイスのカメラを含むか又はそれに含まれてもよい。検知要素によって生成された任意の信号の処理並びに／又は検知要素及び／若しくは検出システムの制御は、例えば適当にプログラム及び／若しくは構成されている場合には、ポータブル電子デバイスの１つ以上のプロセッサによって少なくとも部分的に実行されてもよい。
【００３４】
ポータブル電子デバイスは環境光センサを含んでもよい。環境光センサは、デジタルカメラに対する代替又は追加の放射検出器として用いられてもよい。
【００３５】
プロセッサは、画像を正規化し、及び／又は背景画像を構築するために、環境光センサによって検出された放射強度を用いるように構成されてもよい。
【００３６】
放射信号は光源によって生成されてもよい。光源はＬＥＤを含んでもよい。光源は、画面又はモニタ又はプロジェクタ又は映写画面を含んでもよい。ディスプレイによって出力される光の平均強度は、それが放出する光を変調し、それによりデータをエンコードするように制御されてもよい。例えば、モニタ又は画面によって放出される光は、ディスプレイのバックライトによって出力される光を強度変調することによって、あるいはＬＥＤディスプレイのＬＥＤ若しくはＯＬＥＤディスプレイのＯＬＥＤ若しくは画素化ディスプレイの画素によって出力される強度レベルをシフトさせることによって、あるいは必要な光強度出力を生じさせる画像を表示することによって、変調されてもよい。
【００３７】
光源は、モバイル電話／スマートフォン、タブレットコンピュータ又は同様のもの等のポータブルデバイス内に含まれる光源であってもよい。例えば、光源は、ポータブルデバイス内に設けられた、例えば、内蔵カメラを用いて写真を撮影する際の、照射用のＬＥＤ光源を含んでもよい。このように、ポータブルデバイスのＬＥＤ又は画面を送信器として用い、ポータブルデバイスのカメラを受信器として用いることで、デバイス間の光通信が可能になってもよい。
【００３８】
光源は、スポット又はラインを走査し、変調することによって画像が発生される画面又はモニタを含んでもよい。スポット又はラインの強度の時間変調は、知覚される画像内容にはほとんど影響を与えないにもかかわらず、データを後の検出のために画像内に時間的又は空間的にエンコードする方法で適用されてもよい。
【００３９】
検出システムは、処理資源及び／又は２次データストアと直接及び／又は間接的に通信してもよく、処理資源は、検出システムによって決定されたデータに依存してデータストアからの２次データにアクセスする。例えば、２次データは、位置データ、及び／又は製品に関連付けられるデータ、及び／又は信号の生成に用いられている伝送システム、又は伝送システムに関連付けられる更なるシステムに関連付けられるデータを含んでもよい。
【００４０】
本発明の第２の態様に係るのは、通信システムにおける放射信号の検出方法であって、この方法は、
少なくとも１つの放射検出器を用いて放射信号を受信することであって、少なくとも１つの放射検出器は複数の検知要素を含む、放射信号を受信することと、
異なる時間に異なる検知要素のサブセットをサンプリングすることと、
異なる検知要素のサブセットによって検出された放射に基づいて、放射信号内にエンコードされているデータを決定することと、を含む、方法である。
【００４１】
本方法は、第１の実施形態に関連して説明されている装置に関する１つ以上の特徴に対応するか、又はその装置の使用を含む１つ以上の方法ステップを含んでもよい。
【００４２】
本発明の第３の態様に係るのは、伝送システムと、第１の態様に係る検出システムとを備えるシステムであって、伝送システムは光源を含み、データを検出システムへ伝送するべくエンコードするために光源の出力を変調するように構成される、システムである。
【００４３】
伝送システムは、データをエンコードするために、光源によって放出される光の強度を変調することによってデータをエンコードするように構成されてもよい。
【００４４】
光源は、ＬＥＤ又はＯＬＥＤ（ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ、有機発光ダイオード）等の、１つ以上の発光器を含んでもよい。
【００４５】
光源は、モバイル電話／スマートフォン、タブレットコンピュータ又は同様のもの等のポータブルデバイス内に含まれる光源であってもよい。
【００４６】
光源は、スポット又はラインを走査し、変調することによって画像が発生される画面又はモニタを含んでもよい。スポット又はラインの強度の時間変調は、知覚される画像内容にはほとんど影響を与えないにもかかわらず、データを後の検出のために画像内に時間的又は空間的にエンコードする方法で適用されてもよい。
【００４７】
光源は、コンピュータモニタ又はテレビ画面又は映写システム又は同様のもの等のディスプレイを含んでもよい。伝送システムは、データをエンコードするために、ディスプレイの少なくとも一部及び好ましくは全体によって発生される光を変調するように構成されてもよい。
【００４８】
光源は、複数の色を発生するように構成されてもよい。光源は複数の発光器を含んでもよく、少なくとも１つの発光器は、少なくとも１つの他の発光器とは異なる色を発生するように構成される。光源は、発光器の色温度を個々に制御することを含んでもよい、少なくとも１つ及び任意選択的にそれぞれの発光器の色温度を変更又は制御することによって、複数の色を選択的に発生するように構成されてもよい。伝送システムは、例えば、データ要素をエンコードするために適切な色の発光器を選択的に作動させることによって、色によってデータ要素をエンコードすることによって、データをエンコードするように構成されてもよい。伝送システムは、例えば、異なるビットシーケンスを伝達するための特定の組み合わせの異なる色の混合を用いることによって、色シフトキーイングを用いてデータをエンコードするように構成されてもよい。
【００４９】
光源は、複数の空間的に分離された発光器を含んでもよい。伝送システムは、例えば、データ要素をエンコードするために適切に位置する発光器を選択的に作動させることによって、データ要素を空間的にエンコードすることによって、データをエンコードするように構成されてもよい。
【００５０】
伝送システムは、検出システムがそれぞれのサブセットをサンプリングするのに必要なサンプル時間の程度の速度及び／又はそれに対応する速度でデータをエンコードするように構成されてもよく、例えば、それにより、それぞれの個々のデータ要素（例えばビット）は、検出器システムの検知要素のそれぞれのサブセットがサンプリングされるサンプル時間に実質的に相当するか、それと同じか、又はそれと同じ程度の期間、光源を動作させることによってエンコードされる。
【００５１】
本発明の第４の態様に係るのは、第３の態様の通信システムを用いるデータ通信方法であって、この方法は、放射信号を変調することによってデータをエンコードすることと、伝送システムを用いてそれを伝送することと、検出システムを用いて放射信号を受信することと、異なる時間に検出システムの異なる検知要素のサブセットをサンプリングすることと、異なる検知要素のサブセットによって検出された放射の差に基づいて放射信号内にエンコードされているデータを決定することと、を含む、方法である。  
本方法は、第１の態様に関して上述されている検出システムを用いることを含んでもよい。
【００５２】
本発明の第５の態様に係るのは、第１の態様に係る検出デバイスを備えるジオロケーション又はナビゲーションデバイスであって、検出デバイスは、位置データをエンコードしている放射信号を受信するように適合され、検出システムは、異なる時間に検出システムの異なる検知要素のサブセットをサンプリングし、異なる検知要素のサブセットによって検出された放射の差に基づいて放射信号内にエンコードされている位置データを決定するように構成される、ジオロケーション又はナビゲーションデバイスである。
【００５３】
位置データは位置識別子及び／又は座標を含んでもよい。ナビゲーションデバイスは、データストアにアクセスし、位置名、位置座標、あるいはその位置付近の商品、広告、その位置付近で利用可能な活動、及び同様のもの等の商業的又はユーザ興味データ等の、決定された位置に関連付けられるデータにアクセスするように構成されてもよい。決定された位置に関連付けられるデータは、博物館内の決定された位置にある陳列品又は美術館内の決定された位置にある絵画又は歴史的建造物などの中の位置に関連付けられる情報又は紹介等の、決定された位置に関連付けられる陳列品若しくは展示品又はその他の特徴に関連付けられる情報又は紹介を含んでもよい。
【００５４】
ジオロケーション又はナビゲーションデバイスは、ジオロケーション及びナビゲーションシステム内に含まれるか又はそれと共に用いるように構成されてもよく、ジオロケーション又はナビゲーションシステムは、第３の態様に係る少なくとも１つ及び好ましくは複数の空間的に分離された伝送システムを備え、それぞれの伝送システムは位置に関連付けられるか又はそれに関連付け可能であり、位置及び／又は伝送システムに関連付けられる位置データをエンコードし、伝送するように構成される。
【００５５】
本発明の第６の態様に係るのは、少なくとも１つ及び好ましくは複数の空間的に分離された伝送システムを備えるジオロケーション又はナビゲーションシステムであって、少なくとも１つの伝送システムは光源を含み、データを第１の態様の検出システムへ伝送するべくエンコードするために光源の出力を変調するように構成され、それぞれの伝送システムは位置に関連付けられるか又は関連付け可能であり、位置及び／又は伝送システムに関連付けられる位置データをエンコードし、伝送するように構成される、ジオロケーション又はナビゲーションシステムである。
【００５６】
ジオロケーション及び／又はナビゲーションシステムは、第５の態様に係る１つ以上のジオロケーション及び／又はナビゲーションデバイスと共に用いるように構成されてもよい。
【００５７】
本発明の第７の態様に係るのは、少なくとも１つのパラメータを監視するように構成される装置を備える装置報告システムであって、装置は少なくとも１つの伝送システムを備え、この少なくとも１つの伝送システムは光源を含み、少なくとも１つのパラメータに関連付けられるデータを第１の態様の検出システムへ伝送するべくエンコードするために光源の出力を変調するように構成される、装置報告システムである。
【００５８】
装置は電球等の光源を含んでもよい。装置は１台の生産設備又は機械を含んでもよい。少なくとも１つのパラメータは装置のパラメータを含んでもよい。
【００５９】
本発明の第８の態様に係るのは、画像のコピー防止方法であって、この方法は、画像を、この画像の強度が変更又は変調されるように表示されるように、表示又はエンコードすることを含む、方法である。
【００６０】
強度は、１つ以上の強度レベルの間の切り替えによって変調又は変更されてもよい。画像の強度を変更又は変調することは、画像の少なくとも一部及び好ましくはそれぞれの画素の強度を低下させることを含んでもよい。本方法は、カメラシステムにおいて用いられるロールシャッター走査周波数と等しいか又は同程度の大きさの切り替え速度、例えば、３０回毎秒超、好ましくは１５０回毎秒超、及び最も好ましくは３００回毎秒超、で画像の強度レベルを切り替えることを含んでもよい。  
画像は、動画又はテレビのクリップ等の動画像あるいは１つ以上の静止画像を含んでもよい。
【００６１】
このようにして、もし誰かが、ロールシャッターを用いるカメラを使って画像の無断のデジタル写真又は動画クリップを撮影しようと試みると、このとき、得られるデジタル写真又は動画クリップは、強度が変化する帯又は縞を持つことになり、これにより、画像はだいなしになるであろう。しかし、これを速い変調速度で提供することによって、変化は眼には知覚不能になるであろう。眼は平均強度のみを認識するであろう。
【００６２】
本発明の第９の態様に係るのは、画像を備え、第８の態様の方法を実施する手段を備える画像搬送媒体である。
【００６３】
画像は、動画、映画、テレビ番組、ビデオクリップ又は同様のもの等の、動画像を含んでもよい。画像は１つ以上の静止画像を含んでもよい。画像はデジタル画像を含んでもよい。
【００６４】
本発明の第１０の態様に係るのは、画像を表示するように構成され、第８の態様の方法を実施するように適合された画像表示装置である。
【００６５】
本発明の第１１の態様に係るのは、伝送システムであって、この伝送システムは少なくとも１つの送信要素を備え、伝送システムは、選択された伝送キャリア又はチャネル内に１つ以上の信号を提供することによって少なくとも１つのデータシンボル又は要素をエンコードするように構成され、伝送キャリア又はチャネルの選択が少なくとも１つのデータシンボル又は要素を表し、伝送システムは、少なくとも一部及び任意選択的にそれぞれのデータシンボル又は要素をエンコードするために用いられるキャリア又はチャネルの数を変更することによって伝送システムの出力電力を変更するように構成される、伝送システムである。
【００６６】
伝送システムは、調光を実行し、及び／又は調光のレベルを変更するように構成されてもよく、それが、少なくとも一部及び任意選択的にそれぞれのデータシンボル又は要素をエンコードするために用いられてもよい。  
それぞれのデータシンボル又は要素は２進データの１つ以上のビットを含んでもよい。
【００６７】
伝送システムは、通信システムにおける通信信号を伝送するように構成されてもよい。
【００６８】
伝送システムは、選択された伝送キャリア又はチャネル内に１つ以上の信号を提供し、少なくとも１つの選択されていないチャネルは、非アクティブか、又は信号を有しないか若しくは減弱した信号を有する状態のままにしておくことによって、データシンボル又は要素をエンコードするように構成される。
【００６９】
伝送システムは、空間変調又は空間シフトキーイングを用いてデータシンボル又は要素のうちの１つ以上をエンコードするように構成されてもよい。伝送は、放射放出器等の、複数の空間的に分離された送信要素を含んでもよい。それぞれの伝送キャリア又はチャネルは、空間的に分離された伝送キャリア又はチャネルを含んでもよく、それぞれの伝送キャリア又はチャネルは、少なくとも１つの異なる及び／又は対応する空間的に分離された送信要素に関連付けられてもよい。
【００７０】
伝送システムは、１つ以上の送信要素を用いてデータシンボル若しくは要素を選択的にアクティブにし、及び／若しくはエンコードすること、並びに／又は１つ以上の送信要素を用いてデータシンボル若しくは要素を選択的に非アクティブにし、及び／若しくはエンコードしないことによって、データシンボル若しくは要素をエンコードするように構成されてもよい。伝送システムは、データシンボル又は要素をエンコードするために用いられてよい信号波形をエミュレートするために、ＬＥＤ等の送信要素を選択的に作動させるように構成されてもよい。
【００７１】
伝送システムは、時間変調を用いてデータの単位の少なくとも一部をエンコードするように構成されてもよい。それぞれの伝送キャリア又はチャネルは異なるタイムスロットを含んでもよい。
【００７２】
それぞれの送信要素は光送信器、好ましくは１つ以上のＬＥＤ、を含んでもよい。通信システムは光通信システムを含んでもよい。
【００７３】
伝送されるデータは、少なくとも１つのデータシンボル若しくは要素を含む少なくともデータの第１の部分、並びに少なくとも１つの更なるデータシンボル若しくは要素を含む少なくともデータの第２の部分を含んでもよい。
【００７４】
伝送システムは、空間又は時間変調を用いてデータの第１の部分を、例えば空間又は時間シンボルとして、エンコードするように構成されてもよい。伝送システムは、例えば、振幅又は位相変調を用いることによって、更なるデータシンボル又は要素を信号シンボルとしてエンコードするように構成されてもよい。
【００７５】
伝送システムは、少なくとも１つ、必要に応じて複数及び好ましくはそれぞれの伝送キャリア又はチャネルを変調することによって、すなわちチャネル内又はキャリア内変調を実行することによって、更なるデータ要素をエンコードするように構成されてもよい。チャネル内又はキャリア内変調は、例えば、Ｍ−ＱＡＭ変調、オンオフキーイング、２相シフトキーイング又は同様のものを含んでもよい。
【００７６】
信号は受信器によって受信可能であってもよい。受信器は、例えば、送信要素の異なる位置によって生じる、受信された信号内の強度差又は強度パターンを判定するように構成されてもよい。検出器は、例えば、判定された強度差又はパターンを、参照データ要素に関連付けられた参照パターンと比較することによって、判定された強度差からデータの第１の部分のデータシンボル又は要素を決定するように構成されてもよい。
【００７７】
このように、信号の提供に用いられる伝送チャネルの選択による空間若しくは時間エンコードを用いてエンコードされるデータの第１の部分を提供すること、並びにデータをそれぞれの信号内に従来法でエンコードすることによってデータの更なる部分を提供することによって、４−ＱＡＭのみ等の従来の信号変調技法に対して帯域幅効率が高められる。エンコード／デコード技法が適用される順序は完全に交換可能であること、すなわち、第１の部分は、従来の信号変調を用いてエンコードされてもよく、その一方、第２の部分は、空間及び／又は時間変調を用いて変調されてもよいことに留意されたい。
【００７８】
伝送システムによって出力される信号電力は、上述の方法を用いて、それぞれのデータ要素をエンコードするために用いられるチャネルの数を変更することによって変更されてもよい。例えば、空間変調が用いられる場合には、複数の（例えば４つの）空間的に分離されたＬＥＤを送信要素として含む伝送システムが提供されてもよい。送信要素のそれぞれには、２値の組み合わせ、例えば００、０１、１０又は１１、が割り振られてもよい。このようにして、選択されたデータ要素００、０１、１０又は１１を、関連付けられたＬＥＤを作動させることによっていかなる時点でも伝送することができる。更なるデータ要素は、通常の方法で、例えば、４−ＱＡＭを用いることによって、選択されたＬＥＤの出力の変調によってエンコードすることができる。このように、それぞれのデータ要素は、１度に４つのＬＥＤのなかから１つのＬＥＤという形式の１つの選択された送信要素を用いて伝送され、調光レベルは２５％になる。しかし、データ要素は、どのＬＥＤがオンにされるのかではなく、どのＬＥＤがオフにされるのかに基づいてエンコードされてもよい。例えば、データ要素０１をエンコードするために４つのＬＥＤのなかから第２のＬＥＤ上で光を放出する代わりに、第１、第３及び第４のＬＥＤがオンにされてもよく、第２のＬＥＤがオフにされてもよい。この場合には、送信器の調光レベルは７５％になる。データ要素は、オンにされた２つのＬＥＤ及びオフにされた２つの組み合わせを用い、特定のデータ要素を表すための組み合わせを割り振って同様にエンコードされてもよい。このようにして、５０％の調光が達成されてもよい。
【００７９】
空間的分離でなく、タイムスロット又は周波数スロット（サブキャリア）を用いて同様の効果が達成されてもよい。この場合には、調光は、データ要素をエンコードするために送信要素がアクティブなタイムスロット又は周波数スロット（サブキャリア）の割合を変更することによって達成される。
【００８０】
本伝送システムを用いれば、伝送速度を低下させることなく伝送システムの調光レベルの変更を達成することができ、これは従来の信号変調方法よりも改善されていてよい。
【００８１】
伝送システムは、伝送システムによって出力される調光及び／又は電力及び／又は強度を変更することによってデータ要素をエンコードするように構成されてもよい。例えば、伝送システムのそれぞれの調光レベルがデータ要素の値に関連付けられてもよく、データ要素をエンコードするために調光レベルが制御されてもよい／切り替えられてもよい。調光レベルは、データの第３の部分の第３のデータ要素をエンコードするために用いられてもよい。このように、異なる強度レベルを生成するために送信器においてデジタル−アナログ変換器を必要とすることなくＭ−ＰＡＭ（ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ  ｐｕｌｓｅ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、マルチレベルパルス振幅変調）エンコード方式を実装するために、制御された調光が用いられてもよい。これは、代替のエンコード方式又は帯域幅効率の増大を提供するために、上記詳述した変調／エンコード方式の代わりに、又はそれらと共に追加的に用いられてもよい。
【００８２】
本発明の第１２の態様に係るのは、通信システムにおける信号伝送方法であって、この方法は、選択された伝送キャリア又はチャネル内に１つ以上の信号を提供することによってデータ要素をエンコードすることであって、伝送チャネルの選択がデータ要素を表す、データ要素をエンコードすることと、それぞれのデータ要素をエンコードするために用いられるキャリア又はチャネルの数を変更することによって伝送システムの出力電力を変更することと、を含む、方法である。  
本方法は、先行する態様に係る伝送システムを用いることを含んでもよい。
【００８３】
本発明の第１３の態様に係るのは、上述の通りの伝送システムと、受信器とを含む通信システムであって、伝送システムは、選択された伝送キャリア又はチャネル内に１つ以上の信号を提供することによってデータ要素をエンコードするように構成され、伝送チャネルの選択がデータ要素を表し、伝送システムは、それぞれのデータ要素をエンコードするために用いられるキャリア又はチャネルの数を変更することによって伝送システムの出力電力を変更するように構成され、受信器は、信号を受信するように構成される、通信システムである。
【００８４】
受信器は、例えば、送信要素の異なる位置によって生じる、受信された信号内の強度差又は強度パターンを判定するように構成されてもよい。検出器は、例えば、判定強度差又はパターンを、データ要素に関連付けられた参照パターンと比較することによって、判定された強度差から第１のデータのデータ要素を決定するように構成されてもよい。
【００８５】
本発明の第１４の態様に係るのは、通信方法であって、この方法は、選択された伝送キャリア又はチャネル内に１つ以上の信号を提供することによってデータ要素をエンコードすることであって、伝送チャネルの選択がデータ要素を表す、データ要素をエンコードすることと、それぞれのデータ要素をエンコードするために用いられるキャリア又はチャネルの数を変更することによって伝送システムの出力電力を変更することと、信号を受信することと、を含む、方法である。
【００８６】
本方法は、例えば、送信要素の異なる位置によって生じる、受信された信号内の強度差又は強度パターンを判定することを更に含んでもよい。本方法は、例えば、判定された強度差又はパターンを、データ要素に関連付けられた参照パターンと比較することによって、判定された強度差から第１のデータのデータ要素を決定することを含んでもよい。
【００８７】
本発明の第１５の態様に係るのは、上述の通りの伝送システム及び／又は通信システムと共に使用するための受信器であって、この受信器は、受信された信号内の強度差又は強度パターンを判定し、判定された強度差からデータ要素を決定するように構成される、受信器である。
【００８８】
受信器は、エンコードされたデータ要素を決定するために、判定強度差又はパターンを、データ要素に関連付けられた参照パターンと比較するように構成されてもよい。
【００８９】
本発明の第１６の態様に係るのは、上述の通りの伝送システムから、及び／又は通信システムにおいて信号を受信する方法であって、この方法は、受信された信号内の強度差又は強度パターンを判定することと、判定された強度差からデータ要素を決定することと、を含む、方法である。
【００９０】
本発明の第１７の態様に係るのは、通信システムの一部としてデータを伝送するための伝送システムであって、データは、複数のデータシンボル又は要素を含み、伝送システムは、データを少なくとも第１のデータ部分及び第２のデータ部分に分割するように構成され、第１のデータ部分は、選択されたキャリアチャネル内で信号を伝送することによって通信され、伝送システムは、第１動作状態を有する少なくとも１つの第１のキャリアチャネル及び第２動作状態を有する少なくとも１つの第２のキャリアの相対的順序を選択することによって少なくとも１つのデータシンボル又は要素をエンコードするように構成される、伝送システムである。
【００９１】
第１動作状態又は第２動作状態の一方は、信号が、関連付けられたキャリアチャネルによって搬送されることを含んでもよい。第１動作状態又は第２動作状態の他方は、非アクティブ及び／若しくは未使用及び／若しくはゼロ状態のキャリアチャネル、又はより低いレベル、若しくは第１状態の信号から別様に識別可能であるレベルで信号を伝送することを含んでもよい。  
データシンボル又は要素は２進データの少なくとも１つのビットを含んでもよい。
【００９２】
信号がキャリアチャネルによって搬送されることは、Ｍ−ＱＡＭ信号等の、変調又はエンコードされた信号を含んでもよい。信号の少なくとも１つがキャリアチャネルによって搬送されることは、第２のデータ部分を変調又はエンコードしてもよい。  
キャリアチャネルは連続したものであってもよい。
【００９３】
例えば、データビット０又は１の一方は、キャリアチャネルの対のうちの先行又は第１のキャリアチャネル上に信号を提供し、キャリアチャネルの対のうちの後続又は第２のキャリアチャネルは非アクティブのままにしておくことによってエンコードされてもよい。データビット１又は０の他方は、データキャリアチャネルの対のうちの先行又は第１のキャリアチャネルは非アクティブのままにしておき、後続又は第２のキャリアチャネル上に信号を提供することによってエンコードされてもよい。
【００９４】
少なくとも１つ及び任意選択的にそれぞれのキャリアチャネルは、異なる周波数帯域又はチャネルを含んでもよい。少なくとも１つ及び任意選択的にそれぞれのキャリアは、異なるタイムスロットを含んでもよい。少なくとも１つ及び任意選択的にそれぞれのキャリアは、異なる空間ポジション、例えば、又はＬＥＤ等の送信要素を含んでもよい。  
第１のキャリアチャネルの数は第２のキャリアチャネルの数と等しくてもよい。
【００９５】
エンコードは既定のルックアップテーブル又は同様のものに基づいてもよい。エンコードは、ビットのブロックをキャリアチャネルの総数のサブブロック内のキャリアチャネルの組み合わせに対応させるアルゴリズムに基づいてもよい。
【００９６】
送信器は、両極性信号の絶対値のみを伝送し、符号を別個にエンコードすることによって、少なくとも１つの両極性信号を１つ以上の単極性信号に変換するように構成されてもよい。符号は、同じフレーム、先行するフレーム、又は後続のフレーム内にエンコードされてもよい。符号は、周波数、時間、又は空間キャリアチャネルであってよい、キャリアチャネルの相対的順序内にエンコードされてもよく、キャリアチャネルを変調するシンボルとしてエンコードされてもよく、あるいは別個の変調方式で伝送ストリームの別個の部分上にエンコードされてもよい。符号は、別個の伝送チャネル、又は通信システムの別個の部分上で宛先へ伝達されてもよい。
【００９７】
符号、位相又はその他の情報は、空間及び／又はスペクトル変調を用いて伝送されてもよい。例えば、符号が正である場合には、第１ＬＥＤ等の、第１送信要素が作動されてもよく、符号が負の場合には、第２ＬＥＤ等の、第２送信要素が作動されてもよい。同様に、異なる色を有するＬＥＤの少なくとも対、又はＬＥＤであって、（例えばその温度を変更することによって）２色以上の色を発生するように構成されるＬＥＤが提供されてもよく、各々の異なる色が正又は負の符号にそれぞれ関連付けられてもよい。
【００９８】
符号の伝送に用いられるこれらの技法は符号の伝送に限定される必要はなく、例えば、それらは位相情報等の他のデータの伝送に用いることができるであろう。例えば、位相情報が空間領域においてエンコードされてもよく、これは、ＬＥＤ等の複数の送信要素を有する送信器の使用を含んでもよく、選択された送信要素の使用が、異なる位相を指示してもよい。例えば、第１送信要素は、４５°等の、第１の位相を指示してもよく、第２送信要素の使用は、９０°等の、第２の位相を指示してもよく、第３送信要素の使用は、１３５°等の、第３の位相を指示してもよく、第４送信要素の使用は、０°等の、第４の位相を指示してもよい。上述の例は、ＱＰＳＫ信号と共に使用するために４つの位相及び送信要素を用いていることは理解されるであろうが、その他のエンコード方式及び送信器／位相の数が用いられてもよいことは理解されるであろう。
【００９９】
特定の、ただし非限定的な例では、送信器は、少なくとも１つの多極性信号を２つ以上の単極性信号に変換するように構成されてもよい。単極性信号は、例えば、時間分解信号／時間領域において変調された信号、及び／又は周波数分解信号／周波数領域において変調された信号、及び／又は空間分解信号／空間領域において変調された信号を含んでもよい。単極性信号のうちの少なくとも１つは非アクティブであるか、あるいはゼロ強度、又は少なくとも、単極性信号のうちの少なくとも１つの他のものにおいて用いられている任意の信号の強度から識別可能である強度を有してもよい。単極性信号のうちの少なくとも１つの他のものは、多極性信号の大きさと等しいか又は同等の大きさを有してもよい。送信器は、変換された単極性信号のうちの少なくとも２つの相対的順序を用いることによって多極性信号の符号（例えば正又は負）をエンコードするように構成されてもよい。例えば、元の信号と同じ大きさを有する単極性信号が最初に提供され、非アクティブな信号が２番目に提供される場合には、このとき、これは、最初の変換された信号と等しい大きさを有する正の信号を表してもよく、非アクティブな信号又はゼロに変換された信号が最初に提供され、元の信号の大きさを有する変換された信号が２番目に提供される場合には、このとき、これは、第２の信号の大きさと同値である大きさを有する負の信号を表してもよい。正及び負の信号を表すために用いられる順序は、好ましい場合には、逆にされてもよいことは理解されるであろう。
【０１００】
本発明の第１８の態様に係るのは、通信システムにおけるデータの伝送方法であって、データは複数のデータシンボル又は要素を含み、方法は、データを少なくとも第１のデータ部分及び第２のデータ部分に分割することと、選択されたキャリアチャネル内で信号を伝送することによって第１のデータ部分を伝送することと、を含み、第１動作状態を有する少なくとも１つの第１のキャリアチャネル及び第２動作状態を有する少なくとも１つの第２のキャリアの相対的順序が第１のデータ部分のそれぞれのデータシンボル又は要素を表す、方法である。  
本方法は、上述の通りの送信器を用いることを含んでもよい。
【０１０１】
本発明の第１９の態様に係るのは、上述の通りの伝送システムと、この伝送システムからのデータ信号を受信するための受信器とを備える通信システムであって、受信器は、データの少なくとも一部分を決定するために、第１動作状態を有する少なくとも１つのキャリアチャネル及び第２動作状態を有する少なくとも１つの第２のキャリアチャネルの相対的順序を判定するように構成される、通信システムである。
【０１０２】
本発明の第２０の態様に係るのは、複数のデータシンボル又は要素を含むデータの通信方法であって、この方法は、
データを少なくとも第１のデータ部分及び第２のデータ部分に分割することと、選択されたキャリアチャネル内で信号を伝送することによって第１のデータ部分を通信することであって、第１動作状態を有する少なくとも１つの第１のキャリアチャネル及び第２動作状態を有する少なくとも１つの第２のキャリアの相対的順序が第１のデータ部分のそれぞれのデータ要素又はシンボルを表す、第１のデータ部分を通信することと、
伝送システムからの信号を受信することと、データの少なくとも第１の部分を決定するために、第１動作状態を有する少なくとも１つのキャリアチャネル及び少なくとも１つの第２のキャリアチャネルの相対的順序を判定することと、を含む、方法である。
【０１０３】
本方法は、上述の通りの方法を含み、並びに／又は上述の通りの伝送システム及び／若しくは上述の通りの通信システムの利用を含んでもよい。
【０１０４】
本発明の第２１の態様に係るのは、少なくとも１つの両極性信号を伝送及び／又はエンコードするための送信器及び／又はエンコーダであって、送信器及び／又はエンコーダは、少なくとも１つの両極性信号の大きさ又は絶対値を少なくとも１つの単極性信号にエンコードするように構成され、少なくとも１つの両極性信号の符号又は位相を、少なくとも１つの両極性信号の対応する大きさ又は絶対値とは別個に及び／又は異なってエンコード及び／又は伝送するように更に構成される、送信器及び／又はエンコーダである。
【０１０５】
少なくとも１つの両極性信号の符号又は位相は、同じフレーム、先行するフレーム、又は後続のフレーム内にエンコードされてもよい。符号又は位相は、周波数、時間、又は空間キャリアであってよい、単極性信号を搬送するキャリアの相対的順序内にエンコードされてもよく、キャリアを変調するシンボルとしてエンコードされてもよく、あるいは別個の変調方式で伝送ストリームの別個の部分上にエンコードされてもよい。符号又は位相は、別個の伝送チャネル、又は通信システムの別個の部分上で宛先へ伝達されてもよい。
【０１０６】
任意選択的に、ただし本質的なことではないが、送信器及び／又はエンコーダは、それぞれの両極性信号を２つ以上の対応する単極性信号にエンコードするように構成されてもよく、単極性信号は第１のキャリアチャネル及び第２のキャリアチャネル上にエンコードされてもよい。送信器は、第１動作状態及び第２動作状態の相対的順序に基づいて両極性信号の符号又は位相をエンコードするように構成されてもよい。第１動作状態又は第２動作状態の一方が両極性信号の大きさ又は絶対値を指示してもよい。
【０１０７】
本発明の第２２の態様に係るのは、伝送システムからの信号を受信するための受信器であって、この受信器は、伝送システムからの少なくとも１つの単極性信号を受信し、この少なくとも１つの単極性信号から少なくとも１つの両極性信号の大きさを決定し、少なくとも１つの両極性信号の符号又は位相を決定するように構成され、少なくとも１つの両極性信号の符号又は位相は、少なくとも１つの両極性信号の対応する大きさとは別個に及び／又は異なってエンコード及び／又は伝送される、受信器である。
【０１０８】
受信器は、両極性信号の決定された大きさ並びに符号若しくは位相を用いて両極性信号を復元するように構成されてもよい。
【０１０９】
少なくとも１つの両極性信号の符号又は位相は、同じフレーム、先行するフレーム、又は後続のフレーム内にエンコードされてもよい。符号又は位相は、周波数、時間、又は空間キャリアであってよい、キャリアの相対的順序内にエンコードされてもよく、キャリアを変調するシンボルとしてエンコードされてもよく、あるいは別個の変調方式で伝送ストリームの別個の部分上にエンコードされてもよい。符号は、別個の伝送チャネル、又は通信システムの別個の部分上で宛先へ伝達されてもよい。
【０１１０】
任意選択的に、ただし本質的なことではないが、受信器は、第１動作状態及び第２動作状態の相対的順序に基づいて両極性信号の符号又は位相を決定するために、第１動作状態を有する少なくとも１つのキャリアチャネル及び第２動作状態を有する少なくとも１つの第２のキャリアチャネルの相対的順序を判定するように構成されてもよい。
【０１１１】
受信器は、上述の通りの伝送システムからの信号を受信するように構成され、及び／又は上述の通りの通信システム用に構成されてもよい。
【０１１２】
本発明の第２３の態様に係るのは、伝送システムから受信された信号のデコード方法であって、この方法は、伝送システムから少なくとも１つの単極性信号を受信することと、少なくとも１つの単極性信号から少なくとも１つの両極性信号の大きさを決定することと、少なくとも１つの両極性信号の符号又は位相を決定することと、を含み、少なくとも１つの両極性信号の符号又は位相は、少なくとも１つの両極性信号の対応する大きさとは別個に及び／又は異なってエンコード及び／又は伝送される、方法である。
【０１１３】
本方法は、上述の通りの方法を用いて、又は上述の通りの伝送システムから送られる信号を受信することを含んでもよい。
【０１１４】
本発明の第２４の態様に係るのは、少なくとも１つの両極性信号を少なくとも１つの単極性信号に変換する方法であって、この方法は、両極性信号の少なくとも１つの成分の符号又は位相を決定することと、両極性信号の絶対値を単極性信号内にエンコードし、及び／又はそれに含めて伝送することと、少なくとも１つの両極性信号の符号又は位相を、両極性信号の絶対値をエンコード及び／又は伝送することとは別個に及び／又は異なってエンコード及び／又は伝送することと、を含む、方法である。
【０１１５】
例えば、本方法は、多極性信号の成分のうちの少なくとも１つを、対応する第１の単極性信号成分及び第２の単極性信号成分に変換することを含んでもよい。第１の単極性信号成分及び第２の単極性信号成分は、異なる振幅又は大きさを有してもよい。第１の単極性信号成分及び第２の単極性信号成分の順序は、対応する多極性信号成分の符号又は位相に依存してもよい。
【０１１６】
第１の単極性信号成分又は第２の単極性信号成分の少なくとも一方は、対応する多極性信号成分の強度又は大きさを指示してもよい。第１の多極性信号成分若しくは第２の多極性信号成分の他方はゼロの振幅若しくは大きさを有し、並びに／又は非アクティブ若しくは空のキャリアチャネル含んでもよい。
【０１１７】
第１の単極性信号成分及び第２の単極性信号成分の時間的な順序は、対応する多極性信号成分の符号又は位相に依存してもよい。第１の単極性信号成分及び第２の単極性信号成分は、時間、周波数及び／又は空間領域において分解及び／又は分離されてもよい。
【０１１８】
本発明の第２５の態様に係るのは、先行する態様のうちの１つ以上の装置又は方法を実装するように適合されたコンピュータプログラム製品である。
【０１１９】
本発明の第２６の態様に係るのは、第２５の態様のコンピュータプログラム製品を含む搬送媒体、又は第２５の態様のコンピュータプログラム製品を用いてプログラムされる場合のプログラム可能装置である。
【０１２０】
上記の態様のいずれかに関して上述されている特徴に類似した特徴は、他の態様のいずれにも同等に適用可能であってよいことは理解されるであろう。
【０１２１】
方法に関して上述されている特徴に類似した装置の特徴、及び装置に関して上述されている特徴に類似した方法の特徴も本発明の範囲に入ることが意図されている。  
本発明の例は、添付の図面に関して説明される。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】通信システムの概略図である。
【図２】図１の通信システムに用いるための検出システムの光検出器の拡大図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、図１のシステムの検出器によって生成された画像である。
【図４】空間変調システムの図である。
【図５】３２個の送信要素を有する空間変調システムについての帯域幅効率及び調光のプロットである。
【図６】従来技術のＳＩＭ−ＯＦＤＭ方法の図である。
【図７】異なるＱＡＭコンスタレーションサイズについてのＳＩＭ−ＯＦＤＭとＯＦＤＭとの性能差を示すプロットである。
【図８】エンコード又は変調方法を示す。
【図９】キャリアの総数は６つであり、アクティブなキャリアの数は３つである、図８の方法の特定の例を示す。
【図１０】（ａ）は、時間領域におけるＯＦＤＭ信号を示す。（ｂ）は、ＤＣシフトを受けた図１０（ａ）のＯＦＤＭ信号を示す。（ｃ）は、本発明の一実施形態の方法を用いて変換された図１０ａのＯＦＤＭ信号を示す。
【図１１】図８に示される方法の、ＯＦＤＭに対する性能を示す。
【図１２】両極性信号の場合の、図１０（ｃ）を用いて示される方法の、ＡＣＯ及びＯＦＤＭに対する性能を電気信号対雑音比の関数として示す。
【図１３】単極性信号の場合の、図１０（ｃ）を用いて示される方法の、ＡＣＯ及びＤＣＯに対する性能を電気信号対雑音比の関数として示す。
【図１４】図１０（ｃ）を用いて示される方法の、ＡＣＯ及びＤＣＯに対するビット誤り率性能を光信号対雑音比の関数として示す。
【図１５】は情報通信方法を概略的に示す。
【図１６】好適なエンコード／送信装置を概略的に示す。
【図１７】情報（ａ）がどのように第１の情報部分（ｂ）及び第２の情報部分（ｃ）に分割されるのか、第１の情報部分に基づく異なる直交サブキャリアへの異なる変調形式の割り当て（ｄ）、第２の情報部分からのどのシンボルがどのサブキャリア上に変調されるのか（ｅ）、第１の情報部分を表すデータワードの回復（ｆ）、並びに第２の情報部分を表すデータワードの回復（ｇ）の一例を概略的に示す。
【図１８】情報（ａ）がどのように第１の情報部分（ｂ）、第２の情報部分（ｃ）及び第３の情報部分（ｄ）に分割されるのか、第１の情報部分に基づいてどの異なる変調形式がどの直交サブキャリアに割り当てられるのか（ｅ）、第２の情報部分からのどのシンボルがどのサブキャリア上に変調され、第３の情報部分からのどのシンボルがどのサブキャリア上に変調されるのか（ｆ）、第１の情報部分を表すデータワードの回復（ｇ）、第２の情報部分を表すデータワードの回復（ｈ）、並びに第３の情報部分を表すデータワードの回復（ｉ）の一例を概略的に示す。
【図１９】第１の情報部分への変調形式の異なる割り当てをそれぞれ有する、複数の異なるエンコード方式からエンコード方式を選択する方法を概略的に示す。
【図２０】好適なデコード／受信装置を概略的に示す。
【図２１】時間−周波数ブロックを概略的に示す。
【図２２】巡回遅延ダイバーシティ変調方式を示す。
【図２３】時間−周波数−空間ブロックを概略的に示す。
【図２４】多領域エンコーディングの一例を概略的に示す。
【図２５】多領域エンコーディングを適用するのに適した送信及び受信装置を概略的に示す。
【図２６】従来技術に係る送信アンテナ間の均等な電力割り当てメカニズムを仮定してフェージング相関モデルを考慮した場合の平均ビット誤り確率（Ａｖｅｒａｇｅ  Ｂｉｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ、ＡＢＥＰ）を示すグラフである。
【図２７】従来技術に係る送信アンテナ間の均等な電力割り当てメカニズムを仮定した、相関がないフェージングチャネルの場合、及び無線リンク間の異なる電力不均衡の場合のＡＢＥＰの解析を示すグラフである。
【図２８】従来技術に係る送信アンテナ間の均等な電力割り当てメカニズムを仮定した、相関があるフェージングチャネルの場合、及び無線リンク間の異なる電力不均衡の場合のＡＢＥＰの解析を示すグラフである。
【図２９】従来技術に係る送信アンテナ間の均等な電力割り当てメカニズムを仮定した、相関があるフェージングの場合のＡＢＥＰを示すグラフである。
【図３０】ＳＭ−ＭＩＭＯのためのシステム設定を示す。
【図３１】ＳＭ−ＭＩＭＯのためのシステム設定を示す。
【図３２】ＳＭ−ＭＩＭＯのためのシステム設定を示す。
【図３３】従来技術に係る方式を用いた場合に得られる数値結果を示す。
【図３４】従来技術に係る別の方式を用いた場合に得られる数値結果を示す。
【図３５】時間直交信号設計（Ｔｉｍｅ−Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｄｅｓｉｇｎ、ＴＯＳＤ）−ＳＭ方式を用いた場合に得られる数値結果を示す。
【図３６】種々の空間変調提案の間の比較を示す。
【図３７】ＳＭ−ＭＩＭＯのためのシステム設定を示す。
【発明を実施するための形態】
【０１２３】
本発明の諸実施形態は、データ又はその他の情報をエンコードし、伝送するために放射を時間変調するシステムに関する。光通信に関する特定の実施形態では、データ又はその他の情報をエンコードするために、光源から発生される光の強度が時間に伴って変調される。次に、光検出器を用い、時間変調された信号を受信することができる。信号は、照射源によって伝送されたデータを顕現させるために、デコードされる。
【０１２４】
デジタルカメラが、変調された光信号を都合良く受信することができる。次に、信号は、エンコードされているデータを抽出するために処理される。許容可能な程度に迅速な伝送速度を達成し、及び／又は送信光源（単数又は複数）による目に見えて分かる光のちらつきがあまりない通信を達成するために、光検出器は、例えば、用途に応じた一定の最小値を上回る画像キャプチャ速度（すなわちフレーム毎秒）を有することによって、一定の要件を満たさなければならない。しかし、同時に、このような通信方法を一般又は市販の装置に用いることができれば、有益となるであろう。
【０１２５】
特に、スマートフォン又はタブレットコンピュータ等の、デジタルカメラを備えるポータブル通信デバイスを用いて、変調された光信号を受信し、処理すること、あるいはこのようなデバイス内で一般的に用いられている装置を用いて、低コストですぐに利用できる受信器を提供することができれば有益であろう。しかし、このようなデバイスに提供されているカメラの画像キャプチャ速度（フレーム毎秒）は、多くの場合、達成するべき所望のデータ伝送速度を可能にするには低すぎる。例えば、ポータブルデバイス内で用いられるデジタルカメラは通常、３０フレーム毎秒以下のフレームキャプチャ速度を有する。１サンプル毎フレームで可視光信号がキャプチャされるならば、このとき、最大ビット速度は３０ビット毎秒にしかならないであろう。加えて、このような遅い速度でのデータ伝送は光源の過度のちらつきを生じさせることがあり、これはユーザにとって当惑させたり不快なものとなったりし得る。
【０１２６】
有利には、本発明者らは、画像をキャプチャするためにロールシャッター技法を用いるカメラデバイスの以前は望ましくなかったアーチファクトを、光通信システムのデータ受信速度を高めるために有利に用いることができることを見いだした。
【０１２７】
図１は、データのエンコード及び伝送に光変調を用いて動作する通信システム５を示す。システムは送信器１０及び受信器１５を備える。
【０１２８】
送信器は、１つ以上のＬＥＤ  ２５ａ、２５ｂ、２５ｃを含む光源等の、光源２０を含む。光源２０は、伝送されるデータを、そのデータを指示する変調方式に変換する送信器プロセッサ３０に結合されている。本実施形態では、用いられる変調は、光源２０によって放出される光の強度変調を含む。具体的には、オンオフ強度変調の使用が説明される。しかし、マルチレベル強度変調等の、その他の強度変調方式が用いられてもよいことは理解されるであろう。色又は空間変調等の代替又は追加の変調方式が用いられてよいことも理解されるであろう。
【０１２９】
受信器１５はデジタルカメラ３５を含む。本実施形態では、図１に示されるように、デジタルカメラ３５は、スマートフォン、タブレットコンピュータ又はパームトップコンピュータ等のポータブル電子デバイス４０内に都合良く組み込まれている。当該技術分野において周知のように、及び図２に示されるように、デジタルカメラ３５は、フォトダイオードの画素化格子マトリックスを含むＣＭＯＳ光検出器アレイ４５を含む。ポータブル電子デバイス４０は、ロールシャッター又はライン走査方法を用いてカメラ３５を操作するように構成されている。このように、カメラ３５を用いて画像が撮影される際、ポータブル電子デバイス４０は、ＣＭＯＳ光検出器アレイ４５を、１度にフォトダイオードの１ライン５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ（すなわち列又は行）ずつ、光検出器４５のラインの全てがサンプリングされるまで、順次サンプリングし、画像の対応する列又は行を生成する。ＣＭＯＳ光検出器４５の画素のラインのそれぞれを用いて収集された画像の行又は列のそれぞれは、その後、画像全体を作り出すために結合される。多くの場合、このようなロールシャッター又はライン走査は、検出器の画素のラインを順次サンプリングすることによって電子的に発生されるが、ロールシャッターは代替的に、機械シャッター等の、他の技法を用いて実装されてもよいことは理解されるであろう。
【０１３０】
ロールシャッターを用いることによって、画像の収集に必要な処理資源は大幅に減少し、それにより、より低コストのカメラ構成が可能になり、画像全体を同時に収集するシステム（すなわちグローバルシャッター）に対して、必要な処理オーバヘッドが減少する。更に、検出器の感度を高めることが可能になる。しかし、場合によっては、この技法を用いると、得られる画像内に望ましくないアーチファクトを生じさせる可能性もある。例えば、高速に移動する物体の画像が撮影されていれば、得られる画像は歪んで見え得る。なぜなら、画像のそれぞれのラインは、同時ではなく、異なる期間に撮影されるからである。したがって、高速に移動する物体はしばしば、光検出器のそれぞれのラインがサンプリングされている時間内に移動してしまい、そのため、画像の対応するライン同士は位置が合わなくなり、その結果、高速に移動する物体は、得られた画像内で不鮮明に又は歪んで見える。更に、画像の収集の最中に照明条件が突然又は急激に変化すると、このとき、これは、画像にわたって画像の明るさ及び／又はコントラストの変化を生じさせる可能性がある。明るさ及び／又はコントラストの変化は、検出器の走査速度に対する照明の変化のスピードに応じて、連続的となるか、あるいは像内に変動する明るさ及び／又はコントラストの帯を生じさせ得る。この効果は、例えば、画像収集の一部のみの間にカメラフラッシュがたかれる（及びそれによって一部の走査ラインには影響を与えるが、その他には与えない）結果として生じるか、あるいは閃光灯（例えば緊急車両の点滅灯）の結果として生じるか、あるいは雷等の、変動する強度を有する光のバーストの最中に生じることがある。これらのアーチファクトは通常は望ましくなく、メーカ及びユーザはこれらの効果を最小限に抑えるか又は除去したいと思うのが普通である。
【０１３１】
しかし、本発明の少なくとも１つの実施形態では、可視光通信システム５のための受信器１５として利用される際の検出器のデータ収集速度を高めるために、ロールシャッターのアーチファクトが有利に利用される。この場合には、送信器プロセッサ３０は、光源２０によって発生される光を変調することによって、ヘッダ、ペイロード及びテールを含むデータを光信号５５に変調する。この実施形態では、変調は、発生される光の強度変調によるものであり、具体的にはオンオフキーイング（ｏｎ−ｏｆｆ  ｋｅｙｉｎｇ、ＯＯＫ）によるものである。この場合、光源２０はオン及びオフにされ、オン及びオフ状態はそれぞれ異なる２進ビットを表す。
【０１３２】
変調された光源２０によって照射された画像を収集するために、適切にプログラムされ、構成されたポータブル電子デバイス４０が用いられる。この場合には、カメラ３５は、光源２０によって照射される表面６０に向けられるか、又は代替的に、光源２０そのものの方へ向けることができる。ポータブルデバイス４０のプロセッサが、光源２０によって照射された１つ又は移動画像をキャプチャするために、カメラ３５を作動させる。キャプチャされた画像は１つ以上の「静止」画像を含み得るか、又はキャプチャされた画像は動画内に、例えば動画のフレームとして、含まれ得る。
【０１３３】
光源２０は、カメラ３５のロールシャッター又はライン走査速度と相関がある速度か又はその範囲内の速度で変調される。例えば、光源２０の強度は、光検出器４５の所定数のラインが走査又はサンプリングされるのに要する時間に相当する所定の速度で変調することができる。例えば、所定の速度は、同期効果を最小限に抑えるために、光検出器４５の１本又は代替的に２本以上の列５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ又は行を走査又はサンプリングするために要する時間に相当し得るであろう。変調速度は（例えば、送信器１０と受信器１５との同期の差のために）ライン走査速度に正確に対応する必要はないこと、並びに特定のデータ収集期間の大部分が所望の光強度の受信に対応し、それにより、光検出器４５の行若しくは列５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ内のフォトダイオードの全てにわたって信号が平均化若しくは２値化されると、変調方式の種々の強度レベルは依然として区別することができる場合には、本技法は依然として機能するであろうことは理解されるであろう。
【０１３４】
このように、デジタルカメラ３５によって収集された画像は、ＯＯＫデータをエンコードする光源２０のオン又はオフの切り替えに対応する異なる明るさ又は強度の水平又は垂直の縞６５を包含することになる。次に、ポータブルデバイス４０のプロセッサは、エンコードされているデータを顕現させるために、これらの縞６５をデコードすることができる。
【０１３５】
この技法を用いると、データ転送の最大速度はカメラ３５自体によって決まる。例えば、ビデオカメラモードでは、Ａｐｐｌｅ  ｉｐｈｏｎｅ  ４は７２０本の水平ライン（７２０本の画素の行）を有し、フレーム速度は３０フレーム毎秒である。理論上は、ロールシャッターによって、最大７２０ｘ３０＝２１，６００サンプル毎秒を得ることができる。しかし、送信器はカメラクロックに同期されていなくてもよいので、サンプルの間に情報のビット（すなわち、照射のパルス、又は明若しくは暗の期間）が存在する可能性があり、そのため、実際のデータ速度は、厳密な同期の必要性を回避するために、理論的最大速度よりも有利に低下されてもよい。例えば、用いられるデータ速度は１０ｋｂｉｔ／ｓであってもよい。
【０１３６】
最適には、画像は、平坦で明るい有色の表面６０のものを撮影することができるであろう。しかし、「画像ノイズ」は後処理によって除去することができるので、いかなる照射表面６０でも用いることができ、又は物体までも用いることができる。画像に焦点を合わせる必要はない。
【０１３７】
受信された画像は、画像のそれぞれの行（又はどちらがロールシャッターの一部として走査されるのかに依存して、列５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ）の平均強度、及び１００％と０％との間で正規化された強度を測定することによってデコードされる。任意のフィルタリング及び正規化の後、２進閾値を用いてデータを得ることができる。
【０１３８】
一例として、図３ａに示される表面６０が、ＬＥＤベースの光源２０を用いて照射される。表面は白色ＬＥＤランプによって照射される。図３ａは、光源２０に変調が適用されていない時に収集された画像を示す。図３ｂは、ＬＥＤ２０が、方形波によって、すなわち１０１０１０１０１０１０シーケンスの形で変調された時に得られた画像を示す。この場合には、暗い帯６５ａのそれぞれは０に対応し、その一方、明るい帯６５ｂは１に対応している（ただし、その逆が代替的に用いられてもよい）。図３ｃは、ＯＯＫを用いたデータによってＬＥＤ２０が変調された時に収集された画像を示し、図示のデータシーケンスは００１０１１１００１１０としてデコードされている。この場合には、従来、一般的に望ましくないと考えられていたロールシャッター又はライン走査技法のアーチファクトを利用することによって、収集されたそれぞれの画像内で検出された強度の変動を有利に用い、それぞれのフレーム／画像を用いて情報のそれぞれのビットを検出した場合に可能であろうよりも高い検出速度で、変調された光信号内にエンコードされているデータを決定することができる。
【０１３９】
ポータブルデバイス４０は、収集された画像に収集後処理を適用するように構成されている。例えば、収集された画像（単数又は複数）から背景を除去するために画像処理を用いることができる。これは、カメラ３５が、何もない表面６０又は光源２０そのものではなく、物体に向けられる場合に特に有益である。特に都合の悪い背景は、光検出器４５の行に平行に走る水平の縞を有するものである。この場合には、背景除去が実行されなければ、このとき、これは、画像から抽出されたデータ内に誤った読み取り値を生じさせ得る。以下に、画像ノイズを低減するための好適な方法の２つの例が詳述される。それらは単独で用いられても又は組み合わせて用いられてもよい。しかし、当業者であればその他の好適なノイズ低減及び／又は背景消去技法を適用することができるであろうことは理解されるであろう。
【０１４０】
背景除去／ノイズ低減方法の一例として、光源２０によって発生される光（又は既知の強度で提供される光）の変調を行わずに、１フレーム全体又はいくつかのフレームを周期的に収集することができるであろう。このようにして、図３ａに示されるもの等の画像が得られる。次に、背景画像に起因するノイズを除去するために、これらの変調されていないフレーム内の画像は、データで変調された照射を受ける後続のフレームからフィルタリングして除去することができる。
【０１４１】
背景除去／ノイズ低減方法の別の例として、変調光を用いた照射を含む一連のフレーム／画像を平均して背景画像を得ることができ、次に、その背景画像を後続のフレーム／画像から差し引くことができる。この方法は「使用中の」背景画像を有利に生成し、規定の照明の下で専用の背景画像を撮影することをシステムに要求せず、これにより、データの伝送に利用可能な時間を増大させる。しかし、この方法は、信号内の１と０のバランスが良いことを必要とし得、受け入れ可能な背景画像を得るために、平均化はいくつかのフレーム／画像にわたって行われることを必要とし得る。この技法は同様に、（カメラが静止した状態に保持されている時の）動きの遅い画像に特に適している。しかし、検出器の隣接するライン間のフィルタリングを行い、強度を正規化することを利用すれば、０／１のバランスの悪さによって生じるノイズのいくらかを低減することができる。
【０１４２】
ポータブルデバイス４０は任意選択的に明るさ及びコントラストの正規化を適用するように構成される。画像が、ある範囲では明るく、別の範囲では暗ければ、画像を正規化することができる。この背景画像内の明るさ／コントラストのばらつきは、例えば、表面の一部の上に当たる光がより少ないことによって、又は画像内の表面の異なる反射特性によって生じることがあり得るであろう。画像の領域にわたって明るさ及びコントラストを調整又は正規化することで、データの回復をより容易にすることができる。
【０１４３】
任意追加的に適用される別の技法はクロック回復である。データのデコードにおける誤りを最小限に抑えるためには、それぞれのビットのタイミングを適度な正確度で知らなければならない。これはオフライン処理によって行うことができる。例えば、送信器クロックは、多数のフレーム／画像にわたって安定していると仮定することができる。決定するべきクロックパラメータは周波数及び位相であり、これらは、複数のビット及び／又はフレーム／画像から、検出されたフレーム／画像の行に対するデータ変化のポジションを検出することによって決定することができる。
【０１４４】
加えて、ビット誤りを低減するために、標準的な前方誤り訂正方法をデータと共に用いることができる。データは多数のフレームにわたって後処理することができるので、当技術分野において周知の干渉除去及びその他の信号復元技法のための多大な余地がある。
【０１４５】
データ伝送速度を高めるために、種々の技法が用いられてよい。例えば、上述の強度変調方式の代わりに又はそれに加えて、その他の変調方式が用いられてもよいことは理解されるであろう。
【０１４６】
例えば、空間変調が用いられてもよい。これの特定の例では、光源は複数のＬＥＤ  ２５ａ、２５ｂ、２５ｃを備え、ＬＥＤ  ２５ａ、２５ｂ、２５ｃは、例えば、（光検出器４５が行毎にサンプリングされるのか又は列毎にサンプリングされるのかにそれぞれ応じて）行又は列方向に、空間的に分離されている。この場合には、データ伝送速度を高めるために、データは、ロールシャッター又はライン走査方法を利用することによって、以上で詳述したように、時間的に、及び更に空間的にエンコードされてもよい。
【０１４７】
別の追加又は代替の変調例として、色変調を用いることができる。この場合には、光源には、異なる色の複数の発光器２５ａ、２５ｂ、２５ｃが提供されるか、又は例えば、必要な発光器２５ａ、２５ｂ、２５ｃの色温度を変更することによって、色を変更可能及び／若しくは選択可能である１つ以上の発光器２５ａ、２５ｂ、２５ｃが提供される。このように、色、又は色温度によってデータを変調及び検出／抽出することによって、更なるデータがエンコードされてもよい。色変調の特に有利な例では、異なるビットシーケンスを伝達するために特定の組み合わせの異なる色の混合が用いられる色シフトキーイングを用いることができ、これにより、データ伝送速度が高められる。
【０１４８】
更に、データをエンコードするために、異なる強度変調方式を用いることができる。例えば、上述の本発明の実施形態はオンオフキーイングを用いているが、データ伝送速度を高めるために、所与のデータ要素を表すべく、単なるオン又はオフではなく、３つ以上の所定の強度レベルを割り振ることができるマルチレベル強度変調方式がデータのエンコードに用いられてもよいことは理解されるであろう。
【０１４９】
加えて、複数のユーザアクセス、及び同一チャネル干渉の除去のために、逐次干渉除去、結合検出、結合伝送、プリコーディング技法（例えば、ダーティペーパ符号化）、重畳符号化又は最小平均２乗誤差（ＭＭＳＥ）推定など、干渉除去及びマルチユーザ検出等の電気通信の技術分野において周知の諸技法を用いることができる。代替的に、ＴＤＭＡ（ｔｉｍｅ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ａｃｃｅｓｓ、時間分割多元接続）、ＦＤＭＡ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ａｃｃｅｓｓ、周波数分割多元接続）、ＳＤＭＡ（ｓｐａｃｅ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ａｃｃｅｓｓ、空間分割多元接続）、又はＣＤＭＡ（ｃｏｄｅ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ａｃｃｅｓｓ、符号分割多元接続）等の技法を用いる協調マルチユーザアクセスを用いて、マルチユーザ干渉を回避することができる。
【０１５０】
本発明の一実施形態では、ポータブルデバイスは環境光センサ（不図示）を装備している。これらは、センサによって経験される全体的又は平均光レベルを判定するためにデバイス内に提供されてよく、その結果は、例えば、カメラ３５のための露光時間の算出時、又は光センサのパラメータを決定するために用いることができる。環境光センサは任意追加的に、通信システム５内における検出器としてのデバイスの動作を向上させるために利用することができる。例えば、環境光センサが十分高速に反応し、読み取りをすることができるならば、環境光センサは、データのデコードのために、カメラ３５に追加して、又はその代替として用いることができる。環境光センサ及びカメラ３５が両方用いられる場合には、したがって、カメラ３５によって受信される情報に対する代替的又は２次的な情報源が存在する。環境光センサは、例えば画像の正規化を助けるために、任意の後処理への入力として用いることもできる。
【０１５１】
上述の例では、ＬＥＤベースのランプ又はアレイ２５ａ、２５ｂ、２５ｃが光源２０として用いられている。しかし、そうでなくてもよいことは理解されるであろう。例えば、別のデバイスの画面又はモニタを光源として用いることができるであろう。これは、例として、ＬＣＤディスプレイのバックライトの変調を通じて達成されてもよく、あるいはモニタによって放出される光強度を変調するために、モニタ又は画面上に表示された画像を変化させることもできる。別の例では、モバイル電話／スマートフォン、タブレットコンピュータ等のポータブルデバイス内に含まれる光源を用いることができるであろう。例えば、光源は、ポータブルデバイス内に設けられた、例えば、内蔵カメラで写真を撮影する際の、照射用のＬＥＤ光源を含み得るであろう。このように、ポータブルデバイスのＬＥＤ又は画面を送信器として用い、ポータブルデバイスのカメラを受信器として用いることで、デバイス間の光通信が可能になってもよい。
【０１５２】
好ましくは可視光が用いられるが、赤外又は近赤外線等の、電磁スペクトルの非可視部分が用いられてもよいことは理解されるであろう。これらの波長は、多くの容易に入手できる光検出器によって検出可能であるが、システムのユーザには見えず、彼らの視覚に干渉しない、又はそれを乱さないので、これらの波長の利用は一部の用途において有利になり得る。これらの波長の利用によって、近赤外線又は赤外線センサを用いて動作し、上述したもの等の通信システム内の検出器として動作する存在検出システム等の、既存のシステムの利用も可能になる。
【０１５３】
上述のシステム５は、光変調に基づく通信がより幅広く用いられることを可能にし、独創的な通信方法をもたらすことは理解されるであろう。例えば、ユーザは、光変調を用いて通信されるデータの受信及び利用に自分のスマートフォン又はその他の移動電子デバイスを用いることを可能にする「アプリ」又はその他のプログラムをダウンロードすることができるようになってもよい。
【０１５４】
例えば、スーパーマーケット又はその他の店舗が、ＬＥＤ等の種々の光源２０を店内に設けることができるであろう。光源２０はそれぞれ、関連識別子をエンコードし、繰り返し伝送するために変調することができる。店舗又はスーパーマーケットは、ユーザによって実行されると、ユーザのスマートフォン４０のカメラ３５を起動させ、カメラ３５によって受信された画像内にエンコードされているデータを収集及び抽出するために、ロールシャッターによって生じる特性を利用する上述のカメラ動作方式を実施するアプリケーションを提供することができるであろう。このようにして、スマートフォン４０のカメラ３５が、特定の光源によって放出された光によって照射された画像を収集すると、スマートフォン４０のプロセッサは、特定の光源によって放出された光内にエンコードされている識別子を抽出するように動作可能である。次に、ダウンロードされたアプリケーションは、検出された光源（及びしたがってユーザ）は店内のどこに位置しているのかについての詳細を包含するルックアップテーブル又はデータベースにアクセスするように動作可能である。この位置情報は、例えば、ユーザに店を案内するため、あるいはその位置の近くに保持されている商品に関する解説、広告又は付け値をダウンロードするために用いることができる。加えて、決定された位置データは、例えば、誰が買い物をしていたのか、彼らはそれぞれの区域内でどのぐらいの時間を費やしたのかなど等の消費者行動を集めるために店が用いることもできる。その他の例としては、ターゲットを絞った販売促進を提供することができること、及び／又は相互参照情報、このような位置と実際の購入の突き合わせのデータを提供するために、収集された位置データをロイヤルティスキームデータに結び付けることができることが挙げられる。
【０１５５】
上述の伝送技法の適用の別の例はスマート電球である。例えば、固有ＩＤ、ランプの種類及び仕様、それが最初にスイッチを入れられた日付及び時間、最初の起動以来のそのオン／オフ操作又は利用、その総電力消費量並びに同様のもの等の、利用及びその他のデータのログを取ることを可能にするプロセッサ及びメモリを内蔵するＬＥＤ電球が提供されてもよい。情報を伝送するために、データは、上述されたようにＬＥＤによって発生される光の変調によってエンコードすることができる。すると、ユーザは、単に、デバイスを内蔵する自分のスマートフォン４０又はその他のカメラを光に向け、エンコードされているデータを抽出するために、上記詳述したカメラ３５の動作及びデータ抽出方式を実施するアプリケーションを実行することによって、その特定の光源に関する利用データにアクセスすることができる。
【０１５６】
当然、その他の用途が当業者には明らかであろう。例えば、データは、コンピュータモニタ又はＴＶ画面強度を変調してデータをエンコードすることによって、コンピュータプログラムあるいはテレビ番組又は広告内にエンコードされてもよい。すると、ユーザは、単に、自分のカメラベースの電子デバイス４０（例えばスマートフォン）のカメラ３５をモニタ又は画面に向け、上述のカメラ動作方式及び関連データ抽出を実施する、以前にダウンロードされたアプリケーションを起動させるだけでよい。このようにして、コンピュータプログラム、テレビ番組又は広告を用いて、電話内のルックアップテーブル内に包含されている関連アクションの決定に用いられる起動コードを電話に伝送することができる。このようにして、ユーザのモバイル電話４０を用いて、コンピュータプログラム、テレビ番組及び／又は広告との間のある程度のインタラクションが可能になる。
【０１５７】
次に、本発明の更なる実施形態を説明する。
【０１５８】
図４は、本発明の一実施形態を説明するための空間変調システム１００５を示す。本システムは、本実施形態では、ＬＥＤの形態の４つの送信要素（Ｔｘ０，Ｔｘ１，ＴＸ２，Ｔｘ３）を含む、送信器１０１０を備える。送信器１０１０は、個々の送信要素（Ｔｘ０，Ｔｘ１，ＴＸ２，Ｔｘ３）の動作を制御及び変調することによって、１つ以上のデータ要素（例えば１ビット以上の２進データ）を含むデータを、対応する受信器（不図示）への伝送用の光信号にエンコードするための処理装置（不図示）を含むか又はそれに通信可能に接続されている。
【０１５９】
受信器は、送信器から発信された光信号を検出するための、１つ以上のＣＭＯＳ又はＣＣＤ光検出器、フォトダイオードアレイあるいは同様のもの等の当技術分野において周知の光検出手段を含む。受信器は、例えば、図１に示されている受信器１５を含んでもよい。受信器は、受信された信号から、エンコードされているデータを回復するための受信器側処理装置も含むか又はそれに通信可能に接続されている。これによって、受信器は、受信された光信号内の強度差又は強度パターンを判定し、判定された強度差からデータ要素を決定するように構成される。例えば、判定された強度差又はパターンは、エンコードされているデータ要素を決定するために、参照データ要素に関連付けられた参照パターンと比較される。
【０１６０】
それぞれの送信要素（Ｔｘ０，Ｔｘ１，ＴＸ２，Ｔｘ３）は、４−ＱＡＭ（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、直交振幅変調）エンコード信号を選択的に伝送するように動作可能である。それぞれの送信要素（Ｔｘ０，Ｔｘ１，ＴＸ２，Ｔｘ３）は、信号シンボルと呼ばれることになる、太字で示される２ビットシーケンスによって指示される４−ＱＡＭシンボルを伝送することができる。加えて、それぞれの送信器（Ｔｘ０，Ｔｘ１，ＴＸ２，Ｔｘ３）には固有の２ビットシーケンス（標準字体で図示）が割り振られ、これは空間シンボルと呼ばれる。このように、例えば、データ単位のビットのうちの２つに関連付けられるＬＥＤ（Ｔｘ０，Ｔｘ１，ＴＸ２，Ｔｘ３）を用いること、及び４−ＱＡＭ等の当技術分野において周知の信号変調方式を用いて信号内のデータ単位のうちの他の２ビットをエンコードすることにより光信号を生成することによって、４ビットのデータ単位をエンコードすることができる。伝送ステップのたびに、４つのビット（信号シンボルを構成する２つ、及び空間シンボルを構成する２つ）が４−ＱＡＭの帯域幅内で伝送される。光受信器は、ＬＥＤの位置が異なることによって生じる受信器における強度差の利用によって、空間シンボルを検出することができる。信号シンボルは、適当な検出器を用いて伝統的な方法でデコードされる。その結果、帯域幅効率は純粋な４−ＱＡＭと比べて２倍になる。
【０１６１】
図４に示される例では、送信器１０１０がデータ［０  １  １  １］を送る場合には、このとき、送信要素ＴＸは送信要素Ｔｘ１を選択し、ビットシーケンス［１  １］を表す４−ＱＡＭ変調信号を伝送する。発光器Ｔｘ１はビットシーケンス［０  １］に関連付けられているので、受信器が、Ｔｘ１のポジションから放出された信号を指示する強度分布パターンを検出すると、受信器は、最初のビットは［０  １］であると決定する。次に、受信器は変調信号をデコードし、通常の方法で４−ＱＡＭ変調方式からシーケンス［１  １］を抽出する。これで、［０  １  １  １］の元のデータ単位を復元することができる。
【０１６２】
以上に与えられている例では、常に４つの送信要素（Ｔｘ０，Ｔｘ１，ＴＸ２，Ｔｘ３）のうちの１つだけがオンである。この場合には、調光は２５％である。しかし、送信器１０１０は、調光とデータ伝送を統合する方法で、異なる調光状態、すなわち異なる出力電力又は強度、の間で切り替えが可能である。送信器は、それぞれの信号を送るため、すなわち空間シンボルをエンコードするために異なる数のＬＥＤが用いられるモードの間の切り替えを行うことによって、これを行う。これは送信器１０１０の調光レベルの変更を可能にし、同時に、デジタルデータ伝送のための高い帯域幅効率を維持する。
【０１６３】
例えば、空間シンボルのための伝送規約の反転によって７５％調光を得ることができる。具体的には、それぞれの空間シンボルは、１つを除く全てのＬＥＤのスイッチをオンにすることによって表される。空間シンボルはどのＬＥＤがオフになるのかを決定する。例えば、シーケンス［１  ０］が空間領域で伝送される場合には、Ｔｘ２がオフにされることになるであろう。
【０１６４】
常に２つのＬＥＤをオンにし、残りのＬＥＤはオフにさせることによって、５０％調光を得ることもできる。４つのＬＥＤのうちの２つを選択するための組み合わせは４！／（２！ｘ２！）＝６通りある。ここで、'！'は階乗を意味する。６通りの組み合わせがあれば、 ｌｏｇ２（６） ＝２ビットをエンコードすることができる。ここで   は、より小さい整数への丸めを意味する。
【０１６５】
上述の調光方式では、２ビットのエンコードに必要であろうよりも更に２つの組み合わせが得られる。組み合わせのこの余剰分は、受信器における誤差特性を最小限に抑える組み合わせの選択に利用することができる。受信器における誤差特性は、当技術分野において周知の方法、例えば、最尤（ｍａｘｉｍｕｍ  ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ、ＭＬ）検出、スフィアデコーディング、最大受信比結合（ｍａｘｉｍｕｍ  ｒｅｃｅｉｖｅ  ｒａｔｉｏ  ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ、ＭＲＲＣ）、及び同様のもの、を用いて求められる。
【０１６６】
上述の方法を用いれば、調光は、伝送速度に影響を与えることなく、２５％、５０％及び７５％の間で変更される。伝送速度は依然として、従来の４−ＱＡＭを用いて達成することができる速度の２倍の高さである。
【０１６７】
以上においては、４つの送信要素（Ｔｘ０，Ｔｘ１，ＴＸ２，Ｔｘ３）を用いる例が説明されているが、このコンセプトはその他の数の送信要素に一般化することができる。アレイ内にＬＥＤの形態のＮ個の送信要素が提供される場合には、調光レベルは、Ｌ＝（ｎ／Ｎ）ｘ１００％によって記述することができる、ここで、ｎは同時にアクティブなＬＥＤの数である。帯域幅効率、η、は、伝送ステップ毎に伝送されるビットの数である。従来のオンオフキーイング（ＯＯＫ）システムでは、η＝１である。ここで、ηは次式のように求めることができる。  
η＝［ｌｏｇ２（Ｎ！／（ｎ！（Ｎ−ｎ）！））］
例えば、Ｎ＝３２の場合について、帯域幅効率及び対応する調光レベルが図５に示されている。
【０１６８】
本例では、最小帯域幅効率は５であり（１／３２ｘ１００％＝３．１％及び３１／３２＝９６．９％の場合）、これは、３２個のＬＥＤを有する送信器について、ＯＯＫにおけるよりも５倍高い。帯域幅効率は、５０％の調光に近づくと、更にもっと向上する。最大値は５０％調光の場合に達成され、ＯＯＫよりも２９倍高い。例えば、ＯＯＫが１０Ｍｂｐｓを達成する場合には、このシステムと５０％調光を用いれば、理論的には２９０Ｍｂｐｓの伝送速度を達成することができる。
【０１６９】
上述の例は、データの一部をエンコードするために空間領域を用いているが、周波数及び／又は時間領域にも同じ技法が適用可能である。
【０１７０】
時間領域エンコーディングの場合には、シンボル又はデータ単位を、対応する空間的に分離されたＬＥＤ、又は空間的に分離されたＬＥＤの組み合わせに割り振る代わりに、送信器は、タイムスロットを特定のデータ単位又はシンボルに関連付けるように構成される。例えば、信号は単一のＬＥＤ又は一群のＬＥＤによって伝送することができるであろう。信号は連続した時間窓に分割され、それぞれの時間窓は、例えば、４つの連続したタイムスロットを有する。この場合には、第１タイムスロットは［０  ０］のシンボルに関連付けられてもよく、第２タイムスロットは［０  １］のシンボルに関連付けられてもよく、第３タイムスロットは［１  ０］のシンボルに関連付けられてもよく、第４タイムスロットは［１  １］に関連付けられてもよい。データ単位［０  １  １  １］が任意の所与の時間窓内で送られる場合には、このとき、４−ＱＡＭ等の従来の変調技法を用いて［１  １］をエンコードされた信号が第２タイムスロット内で送られる。信号を受信した受信器は、受信された信号は第２タイムスロットの間に伝送されたと判定し、データの最初の部分は［０  １］に対応すると決定する。次に、４−ＱＡＭ変調信号は従来の方法で復調され、データシンボル［１  １］を抽出する。このようにして、元のデータ［０  １  １  １］が求められてもよい。
【０１７１】
周波数領域を用いる場合には、例えばＯＦＤＭを用いる場合には、シンボル又はデータ単位を、対応する空間的に分離されたＬＥＤ又はタイムスロットに割り振る代わりに、それぞれの周波数サブキャリアが特定のデータ単位又はシンボルに関連付けられる。このようにして、選択されたサブキャリアのオン／オフの切り替えを用いて、対応するシンボル又はデータ単位をエンコードすることができる。したがって、情報は、上述の時間及び空間領域におけるエンコードと同様に周波数領域でエンコードすることができる。同時に、サブキャリアをオフにすることは、平均出力信号電力を低減する追加的な利点を提供する。
【０１７２】
上述の調光方法を用いると、信号の電力又は強度は、上述の空間変調ベースの例に示されているそれぞれの信号の伝送に用いられるＬＥＤの数の変更と同等の方法で、データのエンコードに用いられるそれぞれの時間窓内のタイムスロットの数を変更することによって、変更されもてよい。この場合には、タイムスロットの継続時間が適当に短ければ、このとき、観測される、送信器によって出力される平均光パワー又は強度は、それぞれのシンボルのエンコードに用いられるタイムスロットの数に応じて高くなるか又は低くなる。
【０１７３】
時間領域では、本技法はパルス位置変調（ｐｕｌｓｅ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＰＰＭ）の形になる。再度、Ｎ＝３２の例を用いると、これは、パルスが提供され得る３２個の異なるタイムスロットに相当する。１／３２ｘ１００％＝３．１％の調光の場合には、１つのパルスのみが３２個のスロットのいずれか１つの内にのみ存在し得る（５ビットの情報と同等のものを与える）。１６／３２ｘ１００％＝５０％の調光の場合には、３２個のタイムスロットのいずれかの内に１６個のパルスがある異なる組み合わせは６億通り以上存在する（２９．２ビットの情報と同等のものを与える）。
【０１７４】
空間変調とＰＰＭ技法は、空間と時間の両方においてデータをエンコードするように組み合わせることができる。例えば、４つのＬＥＤ及び８つのタイムスロットを用いて、Ｎ＝３２の空間−時間コンスタレーションを作り出すことが可能である。これによって、帯域幅効率を高めることができる。
【０１７５】
調光レベルよって異なる組み合わせの数が生じるため、データビットは、調光レベルに応じたあり得る組み合わせに対応付けられなければならない。受信器において、調光レベルは知られることになり、それにより、逆の対応付けを用いてデータをデコードすることができる。
【０１７６】
有利には、上述の送信器の調光を変更する技法は、デジタル−アナログ変換器を必要とすることなく、マルチレベルパルス振幅変調（Ｍ−ＰＡＭ）を実施するために用いることができる。
【０１７７】
強度変調と併せてＭ−ＰＡＭを用いるエンコード方式では、単一の光送信器の強度レベルがＭ個の異なる強度レベル（通常、Ｍ個の均等に離間された間隔）に分割され、それぞれの強度レベルが、対応するシンボル又はデータ要素に関連付けられる。これにより、信号のそれぞれのシンボル又はデータ要素は、そのシンボル又はデータ単位に関連付けられた強度で光を発生するように光送信器を作動させることによって、伝送することができる。
【０１７８】
この方式を用いて伝送することができるビット数は、ｌｏｇ２（Ｍ）である。しかし、これは、異なる電力又は強度レベルを生成するために、送信器においてデジタル−アナログ変換器を必要とする。
【０１７９】
しかし、その代わりに、ＬＥＤアレイ内にＭ個の光送信要素（例えば単一のＬＥＤ群）が存在する場合には、１つ以上の、すなわち１つ、２つ、３つ、．．．、Ｍ個の、ＬＥＤを同時にオンにすることによって、Ｍ個の異なる受信電力レベルを生成することができる。強度信号はインコヒーレントに合算されるのみであるから（すなわち、無線周波数（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ、ＲＦ）と比べてフェージング効果がない）、このようにして全体の電力又は強度を制御することが可能である。これは、それぞれの個々のＬＥＤの伝送電力は同じであるが、すなわち、ＤＡＣは必要ないが、受信器における強度は、いくつのＬＥＤが同時にオンになっているのかに応じて、Ｍ個の異なるレベルに属することを意味する。空間変調の代わりに、又はそれに追加して、以上で詳述した通りの、時間変調に基づく対応するアプローチが用いられてもよいことは理解されるであろう。
【０１８０】
このように、Ｍ−ＰＡＭエンコーディングは、空間若しくは時間変調技法、並びに／又はデータのエンコードに４−ＱＡＭ等の方法を用いる通常の信号の振幅若しくは位相変調の代わりに、又は有利にはそれらに加えて用いられてもよく、伝送されるデータの一部分のエンコード又は変調に利用し得る３つのエンコード方式が与えられ、これにより、帯域幅効率が高められる。
【０１８１】
次に、本発明の更なる実施形態を説明する。
【０１８２】
本発明の少なくとも１つの実施形態は、信号を放出するための少なくとも１つの放射放出器若しくは送信要素、並びに少なくとも１つのデータシンボル若しくは要素を含むデータをエンコードするために、放射放出器（単数又は複数）を変調するためのプロセッサを有する、送信器を備える。例えば、図１、２０、２５、及び３０〜３２に、好適な送信器及び／又は受信器の例が示されている。好ましくは、ただし、本質的なことではないが、送信器は光送信器であり、少なくとも１つの放射放出器はＬＥＤ等の光送信器を含む。
【０１８３】
送信器からの信号は、ＣＭＯＳ若しくはＣＣＤ検出器あるいはフォトダイオードアレイ等の、少なくとも１つの対応する受信要素、並びに受信された信号からデータを抽出するためのプロセッサを含む、受信器によって受信される。
【０１８４】
上述のように、通信システムは、ＯＦＤＭ及びＳＩＭ−ＯＦＤＭ等の、種々の周知の変調又はエンコード方式の１つ以上を用いてデータを伝送するように構成することができる。
【０１８５】
著者らは、加法性白色ガウス雑音の存在下におけるＳＩＭ−ＯＦＤＭ方法の研究によって、図７から分かるように、従来のＯＦＤＭ変調技法と比べて期待されるシステム性能の向上は達成可能ではないことを見いだした。特定の理論に縛られることを望むものではないが、これには種々の可能性のある理由が存在し得る。第１に、コヒーレントなオンオフキーイング（ＯＯＫ）検出を用いることは閾値を必要とし、そのレベルは、ゼロに最も近いＭ−ＱＡＭシンボルの電力よりも高くなってはならない。さもなければ、電力が閾値よりも低いシンボルは高ＳＮＲ条件の下でさえも検出可能でなくなり、ゼロよりも高い一定のＢＥＲ下限に達することになる。低い閾値レベルでは、ＯＯＫ方式はそれぞれのキャリア内の高電力を高次のＭ−ＱＡＭのために十分に生かすことができない。第２に、所与のＭ−ＱＡＭシンボルを正確に復調するためには、そのキャリアの状態（すなわちアクティブ又は非アクティブ）だけでなく、その前の全てのキャリアの状態も正確に検出する必要がある。これが必要なのは、キャリア状態の検出が不正確であれば、第２サブブロック（ＢＱＡＭ）内のビットが誤って配置され、シーケンスが狂う原因となり、これにより、あらゆる後続のアクティブなキャリア内のＭ−ＱＡＭ情報が完全に破壊されるからである。
【０１８６】
１つの考え得る解決策は、多数ビット種が宛先に送られるのとちょうど同じように、余剰キャリアの正確な数、Ｎｅｘ＝Ｎａ−Ｎ／２、をフレーム毎に別個に伝送することであろう。ここで、Ｎａはアクティブなキャリアの数を表す。そのように、Ｎｅｘが宛先へ安全に伝送されるならば、オンオフキーイング（ＯＯＫ）検出のための閾値を用いる代わりに、最も高い電力を有するアクティブなキャリアの数Ｎａをフレーム毎にアクティブと見なすことができる。この技法はより良好な性能をもたらすが、なお不十分である。全てのアクティブなキャリアがＭ−ＱＡＭシンボルの伝送に用いられる場合には、スペクトル効率は次式へと若干高くなる。
【数２】
2014533030.tif 000004
ここで、Ｅ［Ｎａ］はＮａの統計的期待値を表す。
【０１８７】
図８は、本発明の一実施形態に係るエンコード又は変調方法を示す。ＳＩＭ−ＯＦＤＭにおけるように、データは少なくとも２つの部分に分割され、データの第１の部分（ＢＯＯＫ）は、選択されたキャリアチャネルを用いて信号を伝送することによってエンコードされ、残り（すなわち選択されていないキャリアチャネル）は非アクティブの状態のまま、並びに／又はゼロ若しくは低い強度のままにしておかれる。データの第２の部分（ＢＱＡＭ）は、例えば、Ｍ−ＱＡＭ等の当技術分野において周知の振幅変調技法を用いることによって、アクティブなキャリアチャネルを変調することによってエンコードされる。
【０１８８】
しかし、ＳＩＭ−ＯＦＤＭの場合のように、ビット（又はその他のデータ要素）のエンコードに全てのキャリア状態を用いる代わりに、本発明は２つ以上のキャリア、この場合には、キャリア対、の状態を用いる。送信器のプロセッサは、対のなかからどのキャリアをアクティブにするのかを選択することによって、第１のデータ部分ＢＯＯＫ内のビットをエンコードするように構成される。この場合には、データビット１に出会うと、第１又は先行するキャリアがアクティブとなるように選択され（すなわち、第１又は先行するキャリア上に信号が提供／搬送される）、第２又は後続のキャリアは非アクティブのままにしておかれる。データビット０に出会うと、第１又は先行するキャリアは非アクティブのままにしておかれ、第２又は後続のキャリアがアクティブにされる（すなわちその上に信号が提供される）。送信器のプロセッサは、それぞれのアクティブなキャリアチャネルが第２のデータ部分ＢＱＡＭのデータシンボル又はデータ要素をＭ−ＱＡＭシンボルの形でエンコードするように、Ｍ−ＱＡＭ等の変調方式を用いてアクティブなキャリアの全てを変調することによって、第２のデータ部分ＢＱＡＭ内のビットをエンコードするように構成される。
【０１８９】
受信器においては、信号が受信されると、受信器のプロセッサは、受信された信号内のキャリアを１度に２つずつ処理するように構成され、対内のそれぞれのキャリアの相対電力レベルを比較することによって、キャリア状態、アクティブ又は非アクティブ、が判定される。より大きな電力を有するキャリアがアクティブと見なされる。キャリア対の判定された状態に基づき、第１のデータ部分ＢＯＯＫが決定される。  
その後、アクティブなキャリアは全て、関連復調方式（この場合にはＭ−ＱＡＭ）によって復調され、データの第２の部分ＢＱＡＭが復元される。
【０１９０】
このアプローチでは、どのキャリアがアクティブであるのかの判定はキャリアの対の比較に基づいており、個々のキャリアの、閾値との比較に基づくものではないため、多数ビット種を判定して伝送する必要はない。この技法を用いると、全体のスペクトル効率は次式へと若干低下する。
【数３】
2014533030.tif 000005
【０１９１】
しかし、キャリア状態の検出における誤りはいずれも、関連するキャリア内にエンコードされているＭ−ＱＡＭシンボルに影響を与えるのみである。
【０１９２】
任意選択的に、本コンセプトは、第１のデータ部分ＢＯＯＫからのビットを表すために１度に２つを超えるキャリアを用いることに拡張することができる。例えば、６つのキャリアを用いることができ、３つのキャリアはアクティブとしてセットされ、残りのキャリアは非アクティブとしてセットされる。本例では、ビットを表すために６！／３！．３！＝２０個の可能な組み合わせが存在する。これは、図９に示されるように、６つのキャリアの状態内には、３つがアクティブである場合には、４ビット（２４＝１６＜２０）をエンコードすることができることを意味する。エンコードは、ビットのブロックを、所定のテーブル、又は合計Ｌ個のキャリアのサブブロック内のＬａ個のアクティブなキャリアの組み合わせに対応させるアルゴリズムのいずれかに基づかせることができる。これにより、スペクトル効率は増大する。
【０１９３】
これを、キャリアのうちのＬａ個がアクティブとしてセットされるＬ個のキャリアのグループに拡張すると、システムのスペクトル効率は次式になる。
【数４】
2014533030.tif 000006
【０１９４】
Ｌが増加するにつれてＢＥＲ性能は悪くなり得る。これは、元のＳＩＭ−ＯＦＤＭ方法について説明された負の効果がＬ個のキャリアのそれぞれのグループの内部で現れるためである。ＬａがＬに近づくにつれて、システムのスペクトル効率は従来のＯＦＤＭのものに近くなっていく。ＬがＮに近づき、Ｌａが１に近づくにつれて、システムのスペクトル効率はパルス位置変調（ＰＰＭ）のものに似てくる。ＬがＮに近づき、ＬａがＮ／２に近づくにつれて、システムのスペクトル効率は以前のＳＩＭ−ＯＦＤＭ方式のものに近くなっていく。いずれにせよ、本発明は、一定数のアクティブなキャリアを維持し、多数ビット種の情報を必要としないため、ＳＩＭ−ＯＦＤＭを上回る利点を有する。
【０１９５】
シンボル間干渉が問題でない場合には、ＯＦＤＭは特別の利点をシステムに提供しない。この場合には、本コンセプトは時間領域において全く同じ方法で実現することができる。この場合には、キャリアは、周波数キャリアではなく、時間サンプルに対応するであろう。
【０１９６】
上述の方法の利用は、既存のＳＩＭ−ＯＦＤＭ技法を上回る多数の利点をもたらし得る。例えば、アクティブなキャリアの数、Ｎａ、はそれぞれの時点で分かっており、そのため、それが伝送される必要はなく、閾値の利用は必要ない。加えて、アクティブ及び非アクティブなサンプルの数はそれぞれのフレーム内で同じであり、そのため、多数ビット種が宛先へ中継される必要はない。更に、キャリア状態の誤った検出は、それがエンコードしているＭ−ＱＡＭシンボルにのみ影響を与え、誤りは残りのフレーム内に伝播しない。有利には、以前のＳＩＭ−ＯＦＤＭ方式と比べて、及び場合によっては、従来のＯＦＤＭと比べて、ビット誤り率対Ｅｂ／Ｎ０の性能が改善される。加えて、ピーク対平均電力比（ｐｅａｋ−ｔｏ−ａｖｅｒａｇｅ  ｐｏｗｅｒ  ｒａｔｉｏ、ＰＡＰＲ）がＳＩＭ−ＯＦＤＭ及びＯＦＤＭ方式に対して低減され、光無線通信のための電力効率の良い変調方式がもたらされる。
【０１９７】
図１１に、加法性白色Ｇｕａｓｓｉａｎ雑音（ＡＷＧＮ）の存在下における、上述のエンコード方法を用いて動作する通信システムの、従来のＯＦＤＭ方法を用いる対応するシステムに対する性能の比較が示されている。これから明白に分かるように、本発明の変調／エンコード方式を用いるシステムは、同じ条件下において、従来技術のシステムよりも優れたビット誤り率の結果を得る。
【０１９８】
本発明者らによるＳＩＭ−ＯＦＤＭベースの技法の特性の更なる研究によって、このようなシステムは、従来のＯＦＤＭを用いる同等のシステムよりも優れたピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）を得ることができることが示されている。正方形コンスタレーションＭ−ＱＡＭを用いるＯＦＤＭの場合には、ＰＡＰＲは次式のように算出される。
【数５】
2014533030.tif 000007
ＰＡＰＲ推定のための一般式は次式である。
【数６】
2014533030.tif 000008
ＰＡＰＲは、Ｎａによって表される、アクティブなキャリアの数と、比：
【数７】
2014533030.tif 000009
によって表される、それらが変調される方法との両方に依存する。
【０１９９】
最良のＰＡＰＲは周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）を用いて得られる。なぜなら、Ｎａ＝１かつ
【数８】
2014533030.tif 000010
であるからである。最悪は、Ｎａ＝Ｎ、かつＮとＭがどちらも可能な限り高いときの従来のＯＦＤＭの場合に得られる。従来のＯＦＤＭ及びＳＩＭ−ＯＦＤＭを上回る本発明の上述のエンコード方法の利点は、一般に、本発明の方法の方が、同じ量の情報を表すのに必要なアクティブなキャリアが少なくてすむという事実によってもたらされる。
【０２００】
送信器において強度変調（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＩＭ）を用い、受信器において直接検出（ｄｉｒｅｃｔ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ、ＤＤ）を用いる光無線通信の特定目的のために、本発明の別の実施形態を実現することができる。光通信システムにおいては、両極性データ信号２００５、すなわち正の信号成分２０１０及び負の信号成分２０１５の両方を有する信号、の伝送に光通信システムを用いることに課題がある。なぜなら、ＬＥＤ等の光送信器は一般的に正の実数信号値しか伝送することできないからである。ＯＦＤＭでは、図１０ａに示されるように、必要な変調ステップの後に、Ｎ個のキャリアを有する実数ＯＦＤＭフレームのＮ個の時間領域サンプル２０２０が得られる。このような信号はＩＭ／ＤＤ通信の目的のために実数にされる。加えて、ＯＦＤＭ信号は、図１０ｂに示されるように、ＤＣシフトを導入することによって正にすることができる。このアプローチはＤＣＯ−ＯＦＤＭとして知られている。
【０２０１】
フーリエ変換の特性を利用し、それにより、単にあらゆる負の値を無視する（カットオフする）ことによって時間領域で正の信号を得ることができるようにする代替的なアプローチが、ＡＣＯ−ＯＦＤＭとして知られている。しかし、このアプローチは、スペクトル効率はＤＣＯの半分であり、電力効率は両極性信号の場合の半分である。
【０２０２】
本発明の一実施形態（本発明者らによって、単極性直交周波数分割多重、Ｕ-ＯＦＤＭ（Ｕｎｉｐｏｌａｒ  ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）とも呼ばれる）は、ＡＣＯよりも優れた、より洗練された解決策を提供する。図１０ｃに示されるように、本発明の一実施形態に係るＵ−ＯＦＤＭ方法では、図１０ａの両極性ＯＦＤＭ信号のそれぞれの時間サンプル２０２０が２つの時間サンプル２０２０Ａ、２０２０Ｂに変換される。元の時間サンプル２０２０が正２０１０であったならば、２つの新しい時間サンプル２０２０Ａ、２０２０Ｂのうちの１番目のもの２０１０Ａは元の時間サンプル２０１０の振幅に等しく、そのため、それを「アクティブサンプル」と呼ぶことができる。２番目の時間サンプル２０１０Ｂはゼロに等しく、そのため、それを「非アクティブサンプル」と呼ぶことができる。図１０ａの両極性信号２００５内の元の時間サンプル２０２０が負２０１５であれば、２つの新しい単極性サンプル２０２０Ａ、２０２０Ｂのうちの１番目のもの２０１５Ａはゼロにセットされ、そのため、それを「非アクティブサンプル」と呼ぶことができる。２番目の単極性時間サンプル２０１５Ｂは元の両極性時間サンプル２０１５の絶対値に等しくされ、そのため、それを「アクティブサンプル」と呼ぶことができる。このように、信号２００５の絶対値のみが伝送され、それぞれのサンプル２０２０の符号はそれぞれの対内の「アクティブ」及び「非アクティブ」サンプルのポジション内にエンコードされる。
【０２０３】
このコンセプトは直感的に容易に拡張することができる。Ｕ−ＯＦＤＭアルゴリズムの本質部分は、両極性信号の絶対値、及び符号のみを別々に伝送することにある。符号は、それぞれ実質的に１ビットの情報に等しく、多種多様な方法でエンコードすることができる。図１０ｃに提示されている例は、符号をどのようにアクティブ及び非アクティブサンプルの相対ポジション内にエンコードすることができるのかを示している。加えて又は代替的に、符号はビットとしてエンコードすることができ、並びに／又は周波数キャリア、時間キャリア及び／若しくは空間キャリア上で変調することができる。それらは、現在のフレーム、前のフレーム、次のフレーム等の一部であり得る。それらは、並列通信チャネル上で、又はシステムの別個の部分として宛先へ伝達することもできる。変調形式は任意の既存のデジタル変調方式であり得る。符号のエンコードに対するアプローチの違いは、スペクトル効率の違い及びビット誤り率性能の違いを生じさせることになる。
【０２０４】
図１０ｃに示されている特定の例では、非アクティブサンプル状態ではビットは伝送されないので、ＯＦＤＭのスペクトル効率は半分になる。これは、上述のコンセプトと同様の方法で、１つを超えるサンプル符号を２つを超えるサンプルのグループ内にエンコードすることによって緩和することができる。受信器において、それぞれのサンプル対の最大値が取得される。その振幅は元のサンプルの振幅になり、符号又は位相は対内のそのポジションから取得される。その後、復調プロセスは従来のＯＦＤＭにおけるのと同様に継続することができる。
【０２０５】
図１２〜１４に示されるように、上述のＵ−ＯＦＤＭ方法を用いることによって、通信システムの性能は、既存のＤＣＯ−ＯＦＤＭ及びＡＣＯ−ＯＦＤＭ技法用いる通信システムよりも向上し得る。図１２には、両極性信号の場合の、加法性白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）の存在下における、純粋なＯＦＤＭ及びＡＣＯ-ＯＦＤＭと比較したＵ-ＯＦＤＭのＢＥＲ性能が示されている。図１３には、単極性信号の場合の、ＤＣＯ及びＡＣＯと比較したＵ−ＯＦＤＭの性能が示されている。ＤＣＯのためのバイアスレベルは、Ｊ．Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ及びＢ．Ｊ．Ｃ．Ｓｃｈｍｉｄｔ、"Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｌｉｐｐｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ＯＦＤＭ  ａｎｄ  ＤＣ−Ｂｉａｓｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ＯＦＤＭ  ｉｎ  ＡＷＧＮ"  ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  １２（５）、３４３−３４５、２００８年５月、から採用されており、それにより、信号クリッピングによるＢＥＲ曲線内の顕著な歪みは経験されない。図１４は、変調方式の光学効率を比較する目的のためにＡｒｍｓｔｒｏｎｇらによる上記の論文において導入されている光ＳＮＲに関するＵ−ＯＦＤＭ、ＡＣＯ及びＤＣＯの間の比較を示す。
【０２０６】
本発明の一実施形態の手っ取り早い例として、両極性信号の２つのコピーが作成される。両極性信号は複数のサンプル／部分で構成される。第１のコピーはその元の形のままに維持される。第２の信号のサンプルは極性が切り替えられる（−１を乗じられ、それにより、正は負になり、負は正になる）。両コピー内の負のサンプルはクリップされる。このようにして、第１のコピーは元の正のサンプルを保持し、負のサンプルをゼロで置き換える。第２のコピーは元の負のサンプルを正のサンプルとして保持し、元の正のサンプルをゼロで置き換える。コピーはこれでどちらも単極性になった。
【０２０７】
コピーは、２つの別個のタイムスロット、ストリーム、又はその他の伝送機構の区分内で伝送することができる。受信器において、元の信号は、例えば、第２の信号コピーを第１のものから単純に引くことによって、第１及び第２のコピーから、両者の受信後に復元することができる。このようにして、第１の信号コピーの正のサンプルは不変のままとどまることになり、第２の信号コピーの正のサンプルは極性を再び入れ換え、負のサンプルになることになる。もちろん、ゼロを足すか又は引いても変化は生じないため、ゼロのサンプルは、復元されたサンプルのいずれにも影響を及ぼさない。
【０２０８】
代替的に、両方の信号コピー内のサンプルを、対応する対内で調べ（例えば、第１のコピーの第１のサンプルは第２のコピーの第１のサンプルと比較され、第１のコピーの第２のサンプルは第２のコピーの第２のサンプルと比較される、以下同様）、元のサンプルは第１のコピー内に包含されているのか、又は第２のコピー内に包含されているのかを判定することができるであろう（例えば、一方のコピー内のサンプルの値はゼロになり、それに対して、他方のコピー内の対応するサンプル内の値は正の数になる）。このようにして、元のサンプルに関連付けられている値及び符号を決定することができる。それぞれのサンプルにはノイズが存在するため、どちらのコピーがサンプルを保持し、どちらのコピーがゼロを保持しているのかを判定する方法の一例は、２つのうちの高い方の値をサンプルと解釈し、他方（低い方）のものをゼロと見なすことである。そのようにして、ゼロのサンプルは、「アクティブな」サンプルに加える代わりに、無視することができ、理想的には、ノイズ電力は他のアプローチと比べて半分に低減し得るであろう。
【０２０９】
重要なことには、上述のもの等の技法は、元のサンプルを、元のフレーム構造を破壊することなく後で再結合することができる、２つの別個の単極性情報シーケンス内の負及び正のサンプルに分割することを含む。
【０２１０】
上述の方法及び装置のいずれかにおいて、又はそれと共に用いられてよいいくつかの任意選択的な特徴を以下に説明する。
【０２１１】
以下の特徴は、複数のキャリアを変調することによって情報を通信することに関する。特に、以下の特徴の一部は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）サブキャリアを変調することによって情報を通信することに関する。  
変調とは、情報をエンコードするために搬送波が変更又は変調される技法である。
【０２１２】
一例として、固定周波数搬送波の場合には、搬送波の変調は、情報をエンコードするために搬送波の振幅又は搬送波の位相を変化させることによって達成されてもよい。異なるエンコードされた情報間の曖昧性除去を向上させるために、情報をエンコードするための搬送波の振幅又は搬送波の位相の変化は通常、離散的である。
【０２１３】
帯域幅（毎秒伝送される情報の量）を増大させるために、搬送波は、π／２ラジアンだけ位相が異なる直交成分（Ｉ及びＱ成分）に分離されてもよい。次に、直交成分は別々に変調される。
【０２１４】
現在の変調技法の例としては、例えば、２相シフトキーイング（ｂｉｎａｒｙ  ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔ  ｋｅｙｉｎｇ、ＢＰＳＫ）及びマルチレベル直交振幅変調（ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ  ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、Ｍ−ＱＡＭ）が挙げられる。
【０２１５】
所与の帯域幅内において、より多くの情報が伝達されること（シャノンの式によって上限が与えられる）を可能にすることによって、変調は情報伝送速度を高める。  
直交分割複数多重（ＯＦＤＭ）では、複数の搬送波が定義される。これらのサブキャリアは互いに直交する。これは、それぞれのサブキャリアが独立して変調されることを可能にする。  
より優れたデータ伝送及び受信を提供することが望ましいであろう。
【０２１６】
本明細書に記載されているのは、情報を少なくとも第１の情報部分及び第２の情報部分に分割することと、インデックス又は文法を用いて第１の情報をエンコードするために複数の領域資源を変調することと、領域資源の変調によって第２の情報をエンコードすることと、を含む情報通信方法である。
【０２１７】
第１の情報をエンコードするために複数の領域資源を変調することは、複数のサブキャリアに少なくとも２つの異なる変調形式を割り当てることを含み得る。第１の情報部分をエンコードすることは、どの変調形式がどの領域資源に割り当てられるのかに意味を当てはめるインデックス又は文法に従って、どの変調形式がどの領域資源に割り当てられるのかを選択することを含み得る。
【０２１８】
第１の情報をエンコードするために複数の領域資源を変調することは、第１の領域の１つ以上の領域資源を用いて第１の情報部分の一部分をエンコードすることを含み得、第１の情報部分の別の部分は、第２の領域の１つ以上の領域資源を用いてエンコードされる。
【０２１９】
第１の情報をエンコードするために複数の領域資源を変調することは、第３の領域の１つ以上の領域資源を用いて第１の情報部分の少なくとも更なる部分をエンコードすることを含み得る。第１、第２及び／若しくは第３の領域は、周波数、時間及び／若しくは空間領域を含み得、並びに／又は領域資源は、周波数領域のサブチャネル、空間領域において配列されたビーム及び／若しくは時間領域におけるタイムスロットを含み得る。
【０２２０】
少なくとも１つの領域の領域資源に値を関連付けることができ、第１の情報部分の少なくとも一部分は、データのその部分の値を指示する領域資源を用いて信号を提供することによってエンコードされる。少なくとも２つの領域の領域資源に値を関連付けることができ、第１の情報部分は、第１の情報部分の部分群の値を指示する少なくとも２つの領域からの領域資源を用いて信号を提供することによって少なくとも部分的にエンコードされる。
【０２２１】
本明細書に記載されているのは、情報を少なくとも第１の情報部分及び第２の情報部分に分割することと、複数のサブキャリアに少なくとも２つの異なる変調形式を割り当てることによって第１の情報部分をエンコードすることと、複数のサブキャリアのサブセットに属するサブキャリアの変調によって第２の情報をエンコードすることと、を含む情報通信方法である。
【０２２２】
第１の情報部分をエンコードすることは、どの変調形式がどのサブキャリアに割り当てられているのかに意味を当てはめる文法に従って、どの変調形式がどのサブキャリアに割り当てられるのかを選択することを含み得る。それぞれのサブキャリアは、順序付けられた一連のインデックス内のインデックスに関連付けることができ、サブキャリアの変調形式は、関連付けられたインデックスに値を割り振り、割り振られた値は、順序付けられた一連のインデックスに従って順序付けられ、第１の情報部分を表すデータワードを提供する。  
任意選択的に、本方法は、サブキャリアに２つのみの異なる変調形式を割り当てることによって第１の情報部分をエンコードすることを含む。
【０２２３】
第１の情報部分は任意選択的に、情報ビットの第１のサブセット及び情報ビットの第２のサブセットを含む。本方法は、第１及び第２のサブセットへの変調形式の異なる割り当てをそれぞれ有する、複数の異なる第１の情報エンコード方式から第１の情報エンコード方式を選択することを更に含み得る。
【０２２４】
複数の異なる第１の情報エンコード方式は、事前決定し、受信器と共有することができる。選択された第１の情報エンコード方式を特定する制御情報を伝送することができる。制御情報は任意選択的にサブキャリアの変調によってエンコードされる。
【０２２５】
第１の情報部分内において情報ビットの第１のサブセット及び情報ビットの第２のサブセットが任意選択的に特定され、第１及び第２のサブセットのうちの多数サブセットが選択され、多数サブセットが、第１の複数のサブキャリアに第１の変調形式を割り当てるために用いられる。複数のサブキャリアの間における少なくとも２つの異なる変調形式の割り当てを決定するための第１の情報エンコード方式であって、残りの情報部分のために利用可能な帯域幅を最大化する第１の情報エンコード方式を選択することができる。
【０２２６】
制御情報をエンコードするため、及び／又は第２の情報部分の一部分を縮退エンコードするための帯域幅の一部を利用することができる。任意選択的に、少なくとも２つの異なる変調形式は、第１の固定振幅を用いてサブキャリアを変調する第１の変調形式、及び第２の固定振幅を用いてサブキャリアを変調する第２の変調形式を含む。
【０２２７】
任意選択的に、少なくとも２つの異なる変調形式はオンオフキーイング（ＯＯＫ）を可能にし、第１の振幅はサブキャリアの抑圧を表し、第２の振幅はサブキャリアの抑圧がないことを表す。本方法は、抑圧されたサブキャリアから、抑圧されていないサブキャリアへの電力の再割り当てを含み得る。少なくとも２つの異なる変調形式は、高次の変調を用いてサブキャリアを変調する第１の変調形式、及び低次の変調を用いてサブキャリアを変調する第２の変調形式を含み得る。複数のサブキャリアは任意選択的に、２つ以上の領域、例えば、周波数領域、時間領域及び空間領域、のサブキャリアを含む。
【０２２８】
本明細書に記載されているのは、情報を少なくとも第１の情報部分及び第２の情報部分に分割する手段と、複数のサブキャリアに少なくとも２つの異なる変調形式を割り当てることによって第１の情報部分をエンコードする手段と、複数のサブキャリアのサブセットに属するサブキャリアの変調によって第２の情報をエンコードする手段と、を備える送信装置である。  
送信装置は任意選択的に、上述の方法のいずれかを実行する手段を備える。
【０２２９】
同様に本明細書に記載されているのは、情報を少なくとも第１の情報部分及び第２の情報部分に分割するように構成されるスプリッタ回路機構と、複数のサブキャリアに少なくとも２つの異なる変調形式を割り当てることによって第１の情報部分をエンコードするように構成されるキャリア間変調回路機構と、複数のサブキャリアのサブセットに属するサブキャリアの変調によって第２の情報をエンコードするように構成されるキャリア内変調回路機構と、を備える送信装置である。
【０２３０】
本明細書に記載されているのは、複数のサブキャリアへの少なくとも２つの異なる変調形式の割り当てを判定することによって第１の情報部分をデコードすることと、複数のサブキャリアのサブセットに属するサブキャリアの復調によって第２の情報をデコードすることと、第１の情報部分及び第２の情報部分を結合することと、を含む情報通信方法である。
【０２３１】
第１の情報部分をデコードすることは任意選択的に、どの変調形式がどのサブキャリアに割り当てられているのかを判定すること、及びどの変調形式がどのサブキャリアに割り当てられているのかに意味を当てはめる文法に従って意味を当てはめることを含む。
【０２３２】
それぞれのサブキャリアは、順序付けられた一連のインデックス内のインデックスに関連付けることができ、サブキャリアの変調形式は、関連付けられたインデックスに値を割り振り、割り振られた値は、順序付けられた一連のインデックスに従って順序付けられ、第１の情報部分を表すデータワードを提供する。
【０２３３】
本方法は任意選択的に、どの変調形式がどのサブキャリアに割り当てられているのかを判定することと、どの変調形式がどのサブキャリアに割り当てられているのかに意味を当てはめる文法に従って意味を当てはめることによって、異なるエンコード方式による第１の情報部分をデコードすることであって、それぞれのエンコード方式はそれ独自の文法を有する、第１の情報部分をデコードすることと、異なるエンコード方式によって作成された第１の情報部分の１つを選択することと、を含む。本方法は任意選択的に、エンコード方式が用いるを特定することと、どの変調形式がどのサブキャリアに割り当てられているのかを判定し、どの変調形式がどのサブキャリアに割り当てられているのかに意味を当てはめる特定されたエンコード方式の文法に従って意味を当てはめることによって、第１の情報部分をデコードすることと、を含む。
【０２３４】
少なくとも２つの異なる変調形式は、高次の変調を用いてサブキャリアを変調する第１の変調形式、及び低次の変調を用いてサブキャリアを変調する第２の変調形式を含み得る。
【０２３５】
本明細書に記載されているのは、複数のサブキャリアへの少なくとも２つの異なる変調形式の割り当てを判定することによって第１の情報部分をデコードする手段と、複数のサブキャリアのサブセットに属するサブキャリアの復調によって第２の情報をデコードする手段と、第１の情報部分及び第２の情報部分を結合する手段と、を備える受信装置である。
【０２３６】
任意選択的に、受信装置は、第４の態様の方法を実行する手段を備える。
【０２３７】
本明細書に記載されているのは、複数のサブキャリアへの少なくとも２つの異なる変調形式の割り当てを判定することによって第１の情報部分をデコードするように構成されるキャリア間変調検出回路機構と、複数のサブキャリアのサブセットに属するサブキャリアの復調によって第２の情報をデコードするように構成されるキャリア内復調回路機構と、第１の情報部分及び第２の情報部分を結合するように構成される結合器回路機構と、を備える受信装置である。
【０２３８】
本明細書に記載されているのは、上述の通りの受信装置と上述の送信装置とを備えるシステムである。
【０２３９】
本明細書に記載されているのは、情報を少なくとも第１の情報部分及び第２の情報部分に分割することと、複数の無線チャネルに動作パターンを割り当てることによって第１の情報部分を通信することと、無線通信によって無線チャネルのうちの１つ以上を介して第２の情報を通信することと、を含む情報通信方法である。
【０２４０】
無線チャネルは任意選択的に、複数の可能な異なる状態を有し、第１の情報は、無線チャネル毎に状態を割り当てることによって通信され、状態の集合が動作パターンを形成する。
【０２４１】
無線チャネルは、異なる変調状態を有する直交サブキャリアを含み得る。無線チャネルは任意選択的に、異なる変調状態を有するタイムスロットを含む。
【０２４２】
本明細書に記載されているのは、情報を少なくとも第１の情報部分及び第２の情報部分に分割することと、複数の直交多重領域サブユニットに少なくとも２つの異なる変調形式を割り当てることによって第１の情報部分をエンコードすることと、複数の直交多重領域サブユニットのサブセットに属する直交多重領域サブユニットの変調によって第２の情報をエンコードすることと、を含む情報通信方法である。
【０２４３】
本明細書に記載されているのは、情報を少なくとも第１の情報部分及び第２の情報部分に分割することと、領域資源インデックス変調を用いて第１の情報をエンコードすることと、領域資源の変調によって第２の情報をエンコードすることと、を含む情報通信方法である。
【０２４４】
本明細書に記載されているのは、情報を少なくとも第１の情報部分及び第２の情報部分に分割することと、領域資源間差別化変調を用いて第１の情報をエンコードすることと、領域資源の変調によって第２の情報をエンコードすることと、を含む情報通信方法である。
【０２４５】
本明細書に記載されているのは、情報を少なくとも第１の情報部分、第２の情報部分及び第３の情報部分に分割することと、複数の第１の直交多重領域サブユニットに少なくとも２つの異なる変調形式を割り当てることによって第１の情報部分をエンコードすることと、複数の第２の直交多重領域サブユニットに少なくとも２つの異なる変調形式を割り当てることによって第２の情報部分をエンコードすることと、複数の第１の直交多重領域サブユニット及び第２の直交多重領域サブユニットのサブセットに属する直交多重領域サブユニットの変調によって第３の情報をエンコードすることと、を含む情報通信方法である。
【０２４６】
本明細書に記載されているのは、情報を少なくともＮ個の部分に分割することと、複数の直交多重領域サブユニットに少なくとも２つの異なる変調形式を割り当てることによってＮ個の部分のうちのＭ個のそれぞれをエンコードすることと、直交多重領域サブユニットの変調によってＮ−Ｍ個の部分（単数又は複数）をエンコードすることと、を含む情報通信方法である。
【０２４７】
任意選択的に、本方法は、複数の直交多重領域サブユニットに少なくとも２Ｍ個の異なる変調形式を割り当てることによってＭ個の部分のうちの少なくとも１つをエンコードすることを含む。複数の直交多重領域サブユニットは任意選択的に、少なくとも２つの領域、例えば、周波数領域、時間領域及び空間領域、からの領域サブユニットを含む。
【０２４８】
図１５は情報通信方法３００２を概略的に示す。本方法は、一連の連続したブロック３００４、３００６、３００８を含む。  
ブロック３００８において、情報が少なくとも第１の情報部分及び第２の情報部分に分割される。
【０２４９】
図１７Ａに示されるように、情報３０１１は、例えば図示の一連の２進ビット等の、一連の情報ビットであってもよい。
【０２５０】
図１７Ｂ及び１７Ｃに示されるように、第１の情報部分３０１３及び第２の情報部分３０１５は、情報３０１１の重なり合わない部分である。
【０２５１】
図１５を再び参照すると、ブロック６において、第１の情報部分３０１３は、複数の直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）サブキャリアに少なくとも２つの異なる変調形式を割り当てることによってエンコードされる。
【０２５２】
図１７Ｄに、直交サブキャリアＦ１〜Ｆ８への異なる変調形式Ｍ１、Ｍ２の割り当ての一例が示されている。この図は、どの変調形式がどのサブキャリアに割り当てられているのかを記録する変調マップ３０１７を示す。
【０２５３】
第１の情報部分３０１３をエンコードすることは、どの変調形式がどのサブキャリアに割り当てられているのかに意味を当てはめる文法に従って、どの変調形式がどのサブキャリアに割り当てられるのかを選択することを含む。
【０２５４】
変調マップは、順序付けられた一連のインデックス３０２１を有する。本例では、インデックスは１から８まで連続的に増加する。インデックス３０２１のそれぞれは第１の情報部分３０１３の特定の情報ビットに関連付けられる。サブキャリアＦ１〜Ｆ８のそれぞれは特定のインデックス３０２１に関連付けられる。特定のインデックスにおける第１の情報部分３０１３のビット値が、そのインデックスに関連付けられるサブキャリアの変調形式を割り振る。
【０２５５】
本例では、文法は、第１の情報部分３０１３内の１のビット値には変調形式Ｍ１を割り振り、第１の情報部分３０１３内の０のビット値には変調形式Ｍ２を割り振ることを観察することができる。
【０２５６】
文法は受信器と共有され、それにより、受信器は、サブキャリアの変調形式を検出することによって、第１の情報部分３０１３をデータワード３０２２として再生することができる。受信器において、サブキャリアの変調形式は、関連付けられたインデックスに値を割り振る。割り振られた値は、図１７Ｆに示されるように、順序付けられた一連のインデックスに従って順序付けられ、第１の情報部分３０１１を表すデータワード３０２２を提供する。
【０２５７】
第１の情報部分３０１３のエンコードの結果、異なる変調形式が異なるサブキャリアに用いられる。図１７Ｄの例では、２つの異なる形式の変調Ｍ１、Ｍ２が用いられている。８つのサブキャリアの第１のサブセット（サブキャリアＦ１，Ｆ４，Ｆ６，Ｆ７）は、第１の形式の変調Ｍ１を用いて変調されている。８つのサブキャリアの第２のサブセット（サブキャリアＦ２，Ｆ３，Ｆ５，Ｆ８）は、第２の形式の変調Ｍ２を用いて変調されている。
【０２５８】
図１５を再び参照すると、次にブロック３００８において、第２の情報部分３０１５は、複数のサブキャリアのサブセットに属するサブキャリアの変調によってエンコードされる。
【０２５９】
図１７Ｅを参照すると、シンボルマップ３０２０が、どのシンボルがどのサブキャリア上に変調されているのかを記録する。第２の情報部分３０１５はシンボルに分割され、それぞれのシンボルは順番にサブキャリア上に変調される。本例では、８つのサブキャリアのうちの第１のサブセットのみの上に全てのシンボルが変調される（サブキャリアＦ１，Ｆ４，Ｆ６，Ｆ７）。
【０２６０】
要約すれば、ブロック３００６は、キャリア間変調を用いて第１の情報部分３０１３をエンコードする。情報は、サブキャリアの間に差を作り出すことによってエンコードされる。第１の情報部分３０１３は、どの変調形式がどのサブキャリアに割り当てられているのかに意味を当てはめる文法に従ってサブキャリアに変調形式を割り当てることによってエンコードされる。ブロック３００８は、キャリア内変調を用いて第２の情報部分をエンコードする。サブキャリア内に検出可能な（例えば位相及び／又は振幅の）差を作り出すことによって、シンボルがエンコードされる。
【０２６１】
図１６は好適なエンコード装置３０１０を概略的に示す。装置３０１０は、スプリッタブロック３０１２、キャリア間変調ブロック３０１４及びキャリア内変調ブロック３０１６を備える。
【０２６２】
例えば、スプリッタブロックは方法３００２のブロック３００４を実行し、キャリア間変調クロック３０１４は方法３００２のブロック３００６を実行し、キャリア内変調ブロック３０１６は方法３００２のブロック３００８を実行する。
【０２６３】
ブロックは、ソフトウェア、ハードウェア、又はソフトウェアとハードウェアの組み合わせを用いて実装されてもよい。
【０２６４】
スプリッタブロック３０１２は情報３０１１を少なくとも第１の情報部分３０１３及び第２の情報部分３０１５に分割する。
【０２６５】
キャリア間変調ブロック３０１４は、複数のサブキャリアに少なくとも２つの異なる変調形式を割り当てることによって第１の情報部分３０１３をエンコードする。
【０２６６】
キャリア内変調ブロック３０１６は、キャリア間変調ブロック３０１４によるサブキャリアへの変調形式の割り当てを特定するデータ３０１７を受信し、サブキャリアのサブセットの変調によって第２の情報部分３０１５をエンコードする。変調されたサブキャリア３０１９はその後、伝送される。
【０２６７】
図２０は好適なデコード装置３０３０を概略的に示す。装置３０３０は、結合器ブロック３０３２、キャリア間変調検出ブロック３０３４及びキャリア内復調ブロック３０３６を備える。
【０２６８】
ブロックは、ソフトウェア、ハードウェア、又はソフトウェアとハードウェアの組み合わせを用いて実装されてもよい。
【０２６９】
キャリア間検出ブロック３０１４は、それぞれのサブキャリアの変調形式を検出することによって第１の情報部分３０１３をデコードする。検出された変調形式は、文法に従って、キャリアに関連付けられたインデックスに値を割り振る。割り振られた値は、図１７Ｆに示されるように、順序付けられた一連のインデックスに従って順序付けられ、第１の情報部分３０１１を表すデータワード３０２２を提供する。
【０２７０】
キャリア内復調ブロックは、サブキャリアへの変調形式の割り当てを特定するデータ３０１７を受信し、サブキャリアのサブセットの復調によって、第２の情報部分３０１５を表すデータワード３０２４をデコードする。
【０２７１】
結合器ブロック３０３２は第１の情報部分３０１３及び第２の情報部分３０１５を結合して情報３０１１を再現する。
【０２７２】
図１７Ａ〜１７Ｇに示されている例では、２つの異なる変調形式Ｍ１及びＭ２が示されている。
【０２７３】
一実施形態では、第１の変調形式Ｍ１は、割り当てられたサブキャリアを、第１の固定振幅を用いて変調してもよく、第２の変調形式は、割り当てられたサブキャリアを、第２の固定振幅を用いて変調する。固定振幅は、第１の変調形式のみが第２の情報部分３０１５のエンコードに用いられるオンオフキーイング（ＯＯＫ）を可能にするように用いられてもよい。オンオフキーイングは、第２の振幅には、サブキャリアの抑圧を表すようにさせ、第１の振幅には、サブキャリアの抑圧がないことを表すようにさせることによって可能とされる。
【０２７４】
サブキャリアが抑圧される場合には、各種の電力制御戦略が用いられてよい。サブキャリアの抑圧は、それは伝送されず、したがって、ゼロに関連付けられる電力を有することを意味する。
【０２７５】
１つの電力制御戦略では、電力の再割り当ては行われない。サブキャリアが抑圧されると、このとき、その電力は節約される。
【０２７６】
異なる電力制御戦略では、電力の再割り当てが行われる。総送信電力は一定に維持され、抑圧されるサブキャリアが増えるにつれてサブキャリア当たりの電力は増大する。これはサブキャリア当たりの電力の増大をもたらす。したがって、信号対雑音比が向上するとともに、ビット誤り率が低下するか、又は更により高速な伝送速度をもたらす高次の変調方式を選択する自由度が生まれる。
【０２７７】
他の実施形態では、第２の情報部分３０１５をエンコードするために両方の変調形式Ｍ１、Ｍ２が用いられてもよい。  
他の実施形態では、第２の情報部分３０１５及び追加の第３の情報部分３０４０をエンコードするために両方の変調形式Ｍ１、Ｍ２が用いられてもよい。次に図１５及び図１８Ａ〜１８Ｉを参照してこれの一例を説明する。
【０２７８】
ブロック３００４において、情報３０１１'がスプリッタブロック３０１２によって少なくとも第１の情報部分３０１３、第２の情報部分３０１５及び第３の情報部分３０４０分割される。  
図１８Ａに示されるように、情報３０１１'は、例えば図示の一連の２進ビット等の、一連の情報ビットであってもよい。
【０２７９】
図１８Ｂ、１８Ｃ及び１８Ｄに示されるように、第１の情報部分３０１３、第２の情報部分３０１５及び第３の情報部分３０４０は、情報３０１１'の重なり合わない部分である。
【０２８０】
図１５を再び参照すると、ブロック３００６において、第１の情報部分３００１３は、キャリア間変調ブロック３００１４において、複数の直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）サブキャリアに少なくとも２つの異なる変調形式を割り当てることによってエンコードされる。
【０２８１】
図１８Ｄに、直交サブキャリアＦ１〜Ｆ８への異なる変調形式Ｍ１、Ｍ２の割り当ての一例が示されている。これは、どの変調形式がどのサブキャリアに割り当てられているのかを記録する変調マップ３０１７を示す。第１の情報部分３０１３のエンコードの結果、異なる変調形式がサブキャリアに用いられる。本例では、８つのサブキャリアの第１のサブセット（サブキャリアＦ１，Ｆ４，Ｆ６，Ｆ７）は、第１の形式の変調Ｍ１を用いて変調される。８つのサブキャリアの第２のサブセット（サブキャリアＦ２，Ｆ３，Ｆ５，Ｆ８）は、第２の形式の変調Ｍ２を用いて変調される。
【０２８２】
図１５を再び参照すると、次にブロック３００８において、第２の情報部分３０１５は、キャリア内変調ブロック３０１６において、複数のサブキャリアの第１のサブセットに属するサブキャリアの変調によってエンコードされる。
【０２８３】
図１８Ｆを参照すると、シンボルマップ３０４２が、どのシンボルがどのサブキャリア上に変調されているのかを記録する。
【０２８４】
第２の情報部分３０１５はシンボルに分割され、それぞれのシンボルは順番にサブキャリア上に変調される。本例では、８つのサブキャリアのうちの第１のサブセットのみの上に全てのシンボルが変調される（サブキャリアＦ１，Ｆ４，Ｆ６，Ｆ７）。
【０２８５】
図１５を再び参照すると、次に、第３の情報部分３０４０を用いてブロック３００８が繰り返される。ブロック３００８において、第３の情報部分３０４０は、キャリア内変調ブロック３０１６において、複数のサブキャリアの第２のサブセットに属するサブキャリアの変調によってエンコードされる。
【０２８６】
本例では、第３の情報部分３０４０はシンボルに分割され、それぞれのシンボルはサブキャリアの第２のサブセット（サブキャリアＦ２，Ｆ３，Ｆ５，Ｆ８）の１つの上に変調される。
【０２８７】
デコーダ３０３０において、キャリア間検出ブロック３０１４は、それぞれのサブキャリアの変調形式を検出することによって第１の情報部分３０１３をデコードする。検出された変調形式は、文法に従って、キャリアに関連付けられたインデックスに値を割り振る。割り振られた値は、図１８Ｇに示されるように、順序付けられた一連のインデックスに従って順序付けられ、第１の情報部分３０１１を表すデータワード３０２２を提供する。
【０２８８】
キャリア内復調ブロックは、サブキャリアへの変調形式の割り当てを特定するデータ３０１７を受信する。それは、変調形式Ｍ１を用いていると特定されたサブキャリア上においては、（変調形式Ｍ１のための）適切な復調技法を用いることによって、第２の情報部分３０１５をデコードする。この復調は、第２の情報部分３０１５を再生するデータワード３０２４を生成する。それは、変調形式Ｍ２を用いていると特定されたサブキャリア上においては、（変調形式Ｍ２のための）適切な復調技法を用いることによって、第３の情報部分３０１５をデコードする。この復調は、第３の情報部分３０４０を再生するデータワード３０４４を生成する。
【０２８９】
結合器ブロック３０３２は第１の情報部分３０１３、第２の情報部分３０１５及び第３の情報部分３０４０を結合して情報３０１１'を再現する。
【０２９０】
第１の変調形式Ｍ１及び第２の変調形式Ｍ２は異なる次数を有する。図示の例では、第１の変調形式Ｍ１は第２の変調形式Ｍ２よりも高い次数を有する。第１の変調形式は、シンボル長Ｌ１＝２であるシンボル変調を用いる。第２の変調形式は、シンボル長Ｌ２がＬ１とは異なるシンボル変調を用いる。本例では、Ｌ２＝１であるので、第２の変調はより低次のものである（Ｌ２＜Ｌ１）。  
Ｍ−ＱＡＭ変調が、例えば、第１の変調形式Ｍ１として用いられてもよい。  
２相シフトキーイングＢＰＳＫが、例えば、第２の変調形式Ｍ２として用いられてもよい。  
この実装は、上述のオンオフキーイングの実施形態と比較して、スペクトル効率の向上をもたらす。ただし、受信器３０３０における複雑さの増大を代償とする。
【０２９１】
図１５のブロック３００６において、第１の情報部分３０１３は、どの変調形式がどのサブキャリアに割り当てられているのかに意味を当てはめる文法に従って、どの変調形式がどのサブキャリアに割り当てられるのかを選択することによってエンコードされる。図１７Ｄの例では、文法は、第１の情報部分３０１３内の１のビット値には変調形式Ｍ１を割り振り、第１の情報部分３０１３内の０のビット値には変調形式Ｍ２を割り振ることを観察することができる。この文法は特定の第１の情報エンコード方式を定義する。
【０２９２】
異なる文法を用いて異なる第１の情報エンコード方式を定義することが可能である。  
例えば、異なる文法は、第１の情報部分３０１３内の０のビット値には変調形式Ｍ１を割り振り、第１の情報部分３０１３内の１のビット値には変調形式Ｍ２を割り振ることができるであろう。この文法は、異なる第１の情報エンコード方式を定義する。
【０２９３】
図５は、第１の情報部分３０１３のサブセットへの変調形式の異なる割り当てをそれぞれ有する、複数の異なるエンコード方式からエンコード方式を選択する方法３０５０を概略的に示す。
【０２９４】
ブロック３０５２において、第１の情報部分３０１３が解析される。  
第１の情報部分３０１３への第１のエンコード方式の仮想割り当てが行われてよい。次に、第２の情報部分３０１５のエンコードに利用可能な帯域幅を指示する定量値が求められてよい。  
第１の情報部分３０１３への第２のエンコード方式の仮想割り当てが行われてよい。次に、第２の情報部分３０１５のエンコードに利用可能な帯域幅を指示する定量値が求められてよい。
【０２９５】
ブロック３０５３において、次に、最も大きな利用可能な帯域幅を有するエンコード方式が選択されてよい。選択されたエンコード方式は、少なくとも２つの異なる変調形式が第１の情報部分３０１３に基づいてどのように複数のサブキャリアの間で割り当てられるのかを決定し、残りの情報部分のために利用可能な帯域幅を最大化する。
【０２９６】
一例として、第１の情報部分３０１３が情報ビット１１０１０１１０を有する状況を考える。第１の情報部分３０１３は、情報ビットの第１のサブセット｛１  １  ＿  １  ＿  １  １  ＿｝及び情報ビットの第２のサブセット｛＿  ＿  ０  ＿  ０  ＿  ＿  ０｝を有する。
【０２９７】
第１のエンコード方式によれば、第１の情報部分内の１のビット値は変調形式Ｍ１に関連付けられ、第１の情報部分内の０のビット値は変調形式Ｍ２に関連付けられる。変調形式Ｍ１はシンボルエンコーディングに対応し、変調形式Ｍ２はキャリア抑圧（オンオフキーイング）に対応する。その結果、第１の変調形式Ｍ１に割り当てられる、それぞれシンボルを通信することができるサブキャリアは５つ存在することになる。したがって、帯域幅は５つのシンボルとなる。
【０２９８】
第２のエンコード方式によれば、第１の情報部分内の１のビット値は変調形式Ｍ２に関連付けられ、第１の情報部分内の０のビット値は変調形式Ｍ１に関連付けられる。変調形式Ｍ１はシンボルエンコーディングに対応し、変調形式Ｍ２はキャリア抑圧（オンオフキーイング）に対応する。その結果、第１の変調形式Ｍ１に割り当てられる、それぞれシンボルを通信することができるサブキャリアは３つ存在することになる。したがって、帯域幅は３つのシンボルとなる。
【０２９９】
したがって、第１のエンコード方式が選択され、用いられる。本例では、第１のサブセット（１）及び第２のサブセット（０）のうちの多数サブセットがエンコード方式を決定する。第１の情報部分の多数サブセットは、ブロック３０５２において第１の情報部分３０１３のハミング重みを算出することによって特定されてもよい。
【０３００】
利用可能な帯域幅は５つのシンボルであるが、第２の情報部分３０１５をエンコードするのに必要なシンボルは４つだけである。したがって、使える追加のシンボルが存在する。実施形態によっては、このシンボルは、第２の情報部分のシンボルを再びエンコードするために用いられる。この縮退エンコーディングは品質を高める。別の実施形態では、このシンボルは、選択されたエンコード方式を受信器３０３０に指示するために用いられる。第１の情報部分３０１３のその他の構成では、１つを超える利用可能な余分のシンボルが存在することもあり、これらのシンボルは、選択されたエンコード方式を縮退エンコードして指示するために用いられてもよい。
【０３０１】
別の例として、第１の部分が情報ビット０００１０１１０を有する状況を考える。第１の情報部分３０１３は、情報ビットの第１のサブセット｛０  ０  ＿  ０  ＿  ０  ０  ＿｝及び情報ビットの第２のサブセット｛＿  ＿  １  ＿  １  ＿  ＿  １｝を有する。
【０３０２】
第１のエンコード方式によれば、第１の情報部分内の０のビット値は変調形式Ｍ１に関連付けられ、第１の情報部分内の１のビット値は変調形式Ｍ２に関連付けられる。変調形式Ｍ１はシンボルエンコーディングに対応し、変調形式Ｍ２はキャリア抑圧（オンオフキーイング）に対応する。その結果、第１の変調形式Ｍ１に割り当てられる、それぞれシンボルを通信することができるサブキャリアは５つ存在することになり。したがって、帯域幅は５つのシンボルとなる。
【０３０３】
第２のエンコード方式によれば、第１の情報部分内の０のビット値は変調形式Ｍ２に関連付けられ、第１の情報部分内の１のビット値は変調形式Ｍ１に関連付けられる。変調形式Ｍ１はシンボルエンコーディングに対応し、変調形式Ｍ２はキャリア抑圧（オンオフキーイング）に対応する。その結果、第１の変調形式Ｍ１に割り当てられる、それぞれシンボルを通信することができるサブキャリアは３つ存在することになる。したがって、帯域幅は３つのシンボルとなる。
【０３０４】
したがって、第１のエンコード方式が選択され、用いられる。本例では、第１のサブセット（０）及び第２のサブセット（１）のうちの多数サブセット（０）がエンコード方式を決定する。第１の情報部分３０１３の多数サブセットは、ブロック３０５２において第１の情報部分３０１３のハミング重みを算出することによって特定されてもよい。
【０３０５】
利用可能な帯域幅は５つのシンボルであるが、第２の情報部分３０１５をエンコードするのに必要なシンボルは４つだけである。したがって、使える追加のシンボルが存在する。実施形態によっては、このシンボルは、第２の情報部分のシンボルを再びエンコードするために用いられる。この縮退エンコーディングは品質を高める。別の実施形態では、このシンボルは、選択されたエンコード方式を受信器に指示するために用いられる。それ第１の情報部分３０１３のその他の構成、１つを超える利用可能な余分のシンボルが存在することもあり、これらのシンボルは、選択されたエンコード方式を縮退エンコードして指示するために用いられてもよい。
【０３０６】
エンコーダは第１の情報部分３０１３のエンコードに複数の異なるエンコード方式のいずれかのものを用いることができるので、したがって、受信器３０３０はこれを考慮に入れる必要があることになる。
【０３０７】
一実施形態によれば、受信器は、用いられているエンコード方式に関する仮定を行わず、あらかじめ定義された方式毎にデコードプロセスを実行する。次に、誤り訂正技法を用いて、方式毎に発生された情報３０１１のうちどれが最も正確であるのかを判定する。しかし、これは受信器３０３０における膨大な処理を必要とし、帯域幅を減少させる前方誤り訂正符号の導入を必要とする場合もある。
【０３０８】
別の実施形態によれば、エンコーダ装置３０１０が、用いられているエンコード方式を受信装置３０３０に信号を送る。信号を送るのはサブキャリア３０１９と独立して行われてもよく、又はそれはサブキャリア３０１９を利用してもよい。例えば、信号を送るのは、上述したように、余分のシンボルを利用してもよい。
【０３０９】
以上に示した例では、周波数領域資源が領域サブユニット（サブキャリア）に分割される。領域サブユニットのそれぞれは複数の多重無線チャネルの１つを形成する。領域サブユニットのそれぞれは直交し、領域資源インデックスによってそれぞれ別個にインデックス付けされる。
【０３１０】
複数のサブキャリアに少なくとも２つの異なる変調形式を割り当てることによる第１の情報部分のエンコードは、複数の無線チャネル／領域サブユニットに動作パターンを割り当てる。チャネル／サブユニットは複数の可能な異なる状態を有し、第１の情報は、それぞれのチャネル／サブユニットに状態を割り当てることによって通信される。状態の集合が動作パターンを形成する。
【０３１１】
他の実施形態では、異なる領域資源が領域サブユニットに分割される。領域サブユニットのそれぞれは複数の多重無線チャネルの１つを形成する。領域サブユニットのそれぞれは直交し、領域資源インデックスによってそれぞれ別個にインデックス付けされる。第１の情報部分のエンコードは、複数の無線チャネル／領域サブユニットに動作パターンを割り当てる。チャネル／サブユニットは複数の可能な異なる状態を有し、第１の情報は、それぞれのチャネル／サブユニットに状態を割り当てることによって通信される。状態の集合が動作パターンを形成する。
【０３１２】
かように、周波数領域資源に加えて、又はその代替として、異なる領域資源が用いられてもよい。領域の例としては、チャネル／サブユニットがタイムスロットである時間領域、チャネル／サブユニットがアンテナ位置又はビームである空間領域がある。情報のエンコードに用いられてもよい別の技法は巡回遅延ダイバーシティである。図２２に示されるように、この技法では、データストリームが可変遅延によってずらされてもよい。情報は、特定の遅延にデータ値を関連付けることによって、例えば、遅延なしに２進ビットの０を関連付け、遅延の存在に２進ビットの１を関連付けることによって、エンコードすることができる。
【０３１３】
インデックス変調のコンセプトは、領域／チャネルサブユニットによってＭ１及びＭ２の異なるグループを有することによって、複数の領域／チャネル（すなわち空間、タイムスロット、周波数）に適用することができる。
【０３１４】
時間領域では、伝送フレームが、等量の（ただし、必ずしも等量である必要はない）長さのより小さな時間単位（タイムスロット）に細分される。我々は−上述のＯＯＫサブキャリアと同様に−それぞれのタイムスロットにインデックス付けすることができ、タイムスロットのそれぞれに異なる情報を割り振ることができる。それゆえ、第１の情報３０１０は、変調された情報（第２の情報）を第１のスロットに含ませ、第２のタイムスロットは空のままに維持することによって、２つの連続したタイムスロットにエンコードされてもよい。
【０３１５】
空間領域では、ビームフォーミングシステム等のＭＩＭＯ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｉｎｐｕｔ−ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｏｕｔｐｕｔ、多入力多出力）システムにおいて、我々は複数のビームを有し、ビームにインデックス付けすることができる。それゆえ、第１の情報３０１０は、変調された情報（第２の情報）を第１ビームに搬送させ、第２ビームには（例えばそれをオフにすることによって）情報を搬送させないようにすることによって、２つの隣接するビームにエンコードされてもよい。  
２つ以上の領域を同時に使用することが可能である。第１の情報は、領域毎に１つずつのサブセクションに分割される。
【０３１６】
例えば、図２１を考える。この図は、周波数領域における４つのチャネル／サブユニットを用いた第１の情報の第１のサブセクション１１０１のエンコード、及び時間領域における４つのサブユニット／チャネルを用いた第２のサブセクション１００１のエンコードを示す。
【０３１７】
例えば、２進ワード１１０１に関連付けられる４つのサブキャリア、及び２進ワード１００１に関連付けられる４つのタイムスロットのシナリオを考える。  
周波数領域について、我々は、それぞれサイズ２の、変調レベルの２つのグループ、すなわち、Ｇ１：｛Ｍ１：オフ，Ｍ２：８−ＱＡＭ｝、及びＧ２：｛Ｍ１：ＢＰＳＫ，Ｍ２：４−ＱＡＭ｝を定義することができる。  
すると、２進ワード１１０１は以下のように周波数領域に対応付けることができる、Ｇ１  Ｇ１  Ｇ２  Ｇ１。  
同様に、２進ワード１００１は以下のように時間領域に対応付けることができる、Ｍ１  Ｍ２  Ｍ２  Ｍ１。図に、合成された時間−周波数ブロック（チャンク）を見いだすことができる。
【０３１８】
上述の例は、周波数領域を用いた第１の情報の第１のサブセクションのエンコード、及び時間領域を用いた第２のサブセクションのエンコード、すなわち２次元エンコード、を示しているが、第１の情報は、２つを超える領域を用いてエンコードすることができることは理解されるであろう。図２３に、これの一例が示されている。同図は、周波数、時間及び空間領域を用いた第１の情報のエンコード、すなわち３次元エンコード、を示す。
【０３１９】
図２３の例では、第１の情報の第１のサブセクションは周波数領域を用いてエンコードされ、第１の情報の第２のサブセクションは時間領域を用いてエンコードされ、第１の情報の第３のサブセクションは、例えば、上述した通りのＭＩＭＯシステムを利用して、空間領域を用いてエンコードされる。図２３の例は、周波数領域における４つのサブキャリアｆ１、ｆ２、ｆ３及びｆ４、時間領域における４つのタイムスロットｔ１、ｔ２、ｔ３及びｔ４、並びに空間領域における４本の空間的に分離されたビームｓ１、ｓ２、ｓ３及びｓ４を示している。その他の量の周波数サブキャリア、タイムスロット又はビームを用いることができるであろうこと、並びにそれぞれの量は同じである必要はないことは理解されるであろう。
【０３２０】
周波数領域については、変調方式の２つのグループＧ３及びＧ４が定義され、それぞれのグループは４つの変調形式Ｇ３：｛Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ｝及びＧ４：｛Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚ｝を含む。先の例におけるのと同様に、変調形式Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｗ、Ｘ、Ｙ及びＺは、ＯＯＫ、ＢＰＳＫ、４−ＱＡＭ、及び同様のもの等の、当技術分野において周知の幅広い好適な別個の変調形式から選択されてよい。このように、特定の周波数サブキャリアのために第１グループＧ３からの変調形式Ａ、Ｂ、Ｃ又はＤを用いることは１の２進値を指示し、一方、特定の周波数サブキャリアのための第２グループＧ４からのＷ、Ｘ、Ｙ又はＺの変調形式の使用は０の２進値を指示する。
【０３２１】
時間領域については、変調形式の２つのグループＧ５及びＧ６が定義され、それぞれのグループは４つの変調形式Ｇ５：｛Ａ，Ｃ，Ｗ，Ｙ｝及びＧ６：｛Ｂ，Ｄ，Ｘ，Ｚ｝を含む。特定のタイムスロットのためのグループＧ５からの変調形式Ａ、Ｃ、Ｗ又はＹの使用は１の２進値を指示し、一方、特定のタイムスロットのためのグループＧ６からの変調形式Ｂ、Ｄ、Ｘ又はＺの使用は０の２進値を指示する。
【０３２２】
空間領域については、変調形式の２つのグループＧ７及びＧ８が定義され、それぞれのグループは４つの変調形式Ｇ７：｛Ａ，Ｂ，Ｗ，Ｘ｝及びＧ８：｛Ｃ，Ｄ，Ｙ，Ｚ｝を含む。特定のビームのためのグループＧ７からの変調形式Ａ、Ｂ、Ｗ又はＸの使用は１の２進値を指示し、一方、特定のビームのためのグループＧ８からの変調形式Ｃ、Ｄ、Ｙ又はＺの使用は０の２進値を指示する。
【０３２３】
したがって、図２３を参照すると、タイムスロット又はビームにかかわらず、グループＧ３からの変調形式Ａ、Ｂ、Ｃ又はＤが周波数サブキャリアｆ１、ｆ２及びｆ４のそれぞれのために用いられ、グループＧ４からの変調形式Ｗ、Ｘ、Ｙ又はＺが周波数サブキャリアｆ３のために用いられていることが分かる。したがって、この場合には、周波数領域を用いて２進ワード１  １  ０  １がエンコードされている。
【０３２４】
時間領域では、グループＧ５からの変調形式Ａ、Ｃ、Ｗ又はＹがタイムスロットｔ１及びｔ４のそれぞれのために用いられ、一方、グループＧ６からの変調形式Ｂ、Ｄ、Ｘ又はＺがタイムスロットｔ２及びｔ３のそれぞれのために用いられている。したがって、この場合には、時間領域を用いて２進ワード１  ０  ０  １がエンコードされている。
【０３２５】
同様に、グループＧ７からの変調形式Ａ、Ｂ、Ｗ又はＸのみが空間ビームｓ１及びｓ２のために用いられ、一方、グループＧ８からの変調形式Ｃ、Ｄ、Ｙ又はＺのみが空間ビームｓ３及びｓ４のために用いられている。したがって、この場合には、空間領域を用いて２進ワード１  １  ０  ０がエンコードされている。
【０３２６】
このようにして、エンコードすることができる第１情報ブロックからの情報の量を増大させるために３つ以上の次元又は領域を用いることができる。図２３に関して上述された周波数、時間及び空間領域の代わりに、又はそれに加えて、その他の領域又は技法が用いられてもよいことは理解されるであろう。
【０３２７】
図２４に、複数の領域を用いて第１の情報部分をエンコードするための別の方式が示される。本例では、それぞれの領域におけるそれぞれの別個の領域単位に値が割り振られる。図１０の例では、周波数領域におけるそれぞれのサブキャリア、時間領域におけるそれぞれのタイムスロット及び空間領域におけるそれぞれのビームに、０  ０、０  １、１  ０又は１  １等の、２進値が割り振られる。したがって、特定の周波数サブキャリアによって、特定のビーム上に、及び特定のタイムスロット内に形成される瓶内に信号を提供すれば、その特定の周波数サブキャリア、タイムスロット及びビームに関連付けられる値を結合することによって形成される値を示すことになるであろう。図２４に示される例では、２進値１  ０に関連付けられる周波数サブキャリアを用いて、２進値１  ０に関連付けられるタイムスロット内で、及び２進値０  １に関連付けられるビームを用いて、信号が提供されている。したがって、この信号は値１  ０  １  ０  ０  １を表す。このように、エンコードすることができるビットの総数は、ｌｏｇ２（Ｎ＿ｆ）＋ｌｏｇ２（Ｎ＿ｓ）＋ｌｏｇ２（Ｎ＿ｔ）である。ここで、Ｎ＿ｆは周波数サブキャリアの総数であり、Ｎ＿ｓはビームの総数であり、Ｎ＿ｔはタイムスロットの総数である。
【０３２８】
周波数サブキャリア、タイムスロット及びビームによって形成されるそれぞれの瓶内に提供される信号は、第２の情報部分をエンコードするために、Ｍ−ＱＡＭ等の、第２の変調方式を受けてもよい。この場合には、それぞれの伝送内で伝送されるビットの総数は次式になる。
【０３２９】
ｌｏｇ２（Ｎ＿ｓ）＋ｌｏｇ２（Ｎ＿ｔ）＋ｌｏｇ２（Ｎ＿ｆ）＋ｌｏｇ２（Ｍ）
周波数サブキャリアの数が６４個であり、サンプリング周波数が２５ＭＨｚである場合には、このとき、１つのタイムスロットの継続時間は次式になる。  
１／ｆ＿ｓ＊Ｎ＿ｆ＝２．５６μｓ
本例が、伝送当たり４つのタイムスロットが提供され、３２個のビーム送信器が提供され、２５６−ＱＡＭが用いられるように拡張されれば、このとき、伝送毎に、本例のための最大データ速度は次式になる。
【０３３０】
ｌｏｇ２（３２）＋ｌｏｇ２（４）＋ｌｏｇ２（６４）＋ｌｏｇ２（２５６）／（４＊２．５６μｓ）＝２．０５Ｍｂｐｓ
この方法を用いることによって、膨大なエネルギーの節約を達成することができる。本例における瓶の数は４＊３２＊６４＝８１９２である。これは、１／８１９２のエネルギーが伝送に用いられることを意味する。
【０３３１】
先の例におけるのと同様に、瓶内のデータをエンコードするために、１つを超える変調方式が用いられてもよい。例えば、周波数領域等の、領域の１つにおける全てのサブキャリアが伝送に用いられ、周波数サブキャリアの第１のサブセットのためにはＯＯＫ等の第１の変調形式が用いられ、残りの周波数サブキャリアにおいては２５６−ＱＡＭ等の第２の変調形式が用いられたとすれば、達成可能なデータ速度は次式になるであろう（４つのタイムスロット、３２個のビーム送信器、ＯＯＫを用いてエンコードされる３２個の周波数サブキャリア、及び２５６−ＱＡＭを用いてエンコードされる３２個の周波数サブキャリアの場合）。
【０３３２】
ｌｏｇ２（４）＋ｌｏｇ２（３２）＋３２サブキャリア（ｘ  １ビット  ＯＯＫの毎瓶）＋３２サブキャリア（ｘ２５６−ＱＡＭの場合の８ビット毎瓶）／（４＊２．５６μｓ）＝２８．８１Ｍｂｐｓ
本例は、全てのタイムスロット、全ての送信器及び全ての周波数サブキャリアが用いられた場合に使用されるであろうエネルギーの１／（Ｎ＿ｔ＊Ｎ＿ｓ＊２）＝１／１３０を使用することになるであろう。
【０３３３】
図２５に、これらの多領域技法を適用するための好適な装置が示されている。これから、送信器３９０５には、データを少なくとも第１のセクション及び第２のセクションに分割するためのスプリッタ３９１０、信号の伝送のための少なくとも２つ及び好ましくは少なくとも３つの領域のサブキャリアを割り振ることによって第１の部分にキャリア間変調を適用するためのモジュール３９１５が提供されることが分かるであろう。それぞれの領域におけるそれぞれのサブキャリアは値に関連付けられる。それぞれの領域におけるそれぞれのサブキャリアに関連付けられる値を記憶するために、文法が用いられる。第１のデータは部分に分割され、それぞれの部分は、領域における、第１のデータのその部分の値に等しい関連付けられた値を有するサブキャリアに割り振られる。キャリア内変調を用いて、例えば、信号にＯＯＫ又は２５６−ＱＡＭ等の変調方式を適用することによって、第２データをエンコードするためのモジュール３９２０も提供される。
【０３３４】
信号の伝送に用いられているそれぞれの領域におけるサブキャリアを判定し、それぞれの領域におけるどのサブキャリアがどの値を指示するのかを指示する文法を適用することによって、第１のデータが復元されてよい。信号を受信すると、受信器３９２５は好適な復調器３９３５を用いて、受信された信号を復調し、第２の情報部分を回復する。更に、伝送に用いられているサブキャリアを特定し、第１の情報部分を決定するべく、特定されたサブキャリアを文法と比較するためのモジュール３９３０が提供されている。その後、結合器３９４０を用いて第１の情報及び第２の情報の部分を結合することによって、元の情報信号復元することができる。
【０３３５】
上述の説明では種々の例への言及がなされている。一例への言及は、必ずしも明示的に開示されていなくてもよい代替的な実装を用いることができることを含意していることを理解されたい。  
本明細書で使用するとき、直交するという用語は、厳密に直交するか又は実質的に直交すること（すなわち著しい相関はないこと）を意味してよい。
【０３３６】
図１５に示されているブロックは、方法内のステップ及び／又はコンピュータプログラム内のコードのセクションを表してもよい。ブロックに対する特定の順序の例示は、必ずしもブロックのための必須の順序又は好ましい順序があることを含意しているわけではなく、ブロックの順序及び配列は変更されてもよい。更に、一部のステップは省略することが可能である場合もある。
【０３３７】
上述の説明において記載されている特徴は、明示的に記載されている組み合わせ以外の組み合わせで用いられてもよい。  
機能は特定の特徴に関連して説明されているが、それらの機能は、説明されているか否かに関わらず、他の特徴によって実行可能であってもよい。  
特徴は特定の実施形態に関連して説明されているが、それらの特徴は、説明されているか否かに関わらず、他の実施形態に存在してもよい。
【０３３８】
上述の明細書においては、特に重要と思われる本発明の特徴に注意を向けるように務めているが、出願人は、特に重点が置かれているか否かに関わらず、以上に言及され、並びに／又は図面に示されているあらゆる特許性のある特徴、若しくは特徴の組み合わせに関する保護を主張していることを理解されたい。  
以下の特徴の少なくとも１つは上述の本発明の１つ以上の実施形態に当てはまり得る。
【０３３９】
情報通信方法は任意選択的に、情報を少なくとも第１の情報部分及び第２の情報部分に分割することと、インデックス又は文法を用いて第１の情報をエンコードするために複数の領域資源を変調することと、領域資源の変調によって第２の情報をエンコードすることと、を含む。
【０３４０】
第１の情報をエンコードするために複数の領域資源を変調することは任意選択的に、複数のサブキャリアに少なくとも２つの異なる変調形式を割り当てることを含む。第１の情報部分をエンコードすることは任意選択的に、どの変調形式がどの領域資源に割り当てられるのかに意味を当てはめるインデックス又は文法に従って、どの変調形式がどの領域資源に割り当てられるのかを選択することを含む。
【０３４１】
第１の情報をエンコードするために複数の領域資源を変調することは任意選択的に、第１の領域の１つ以上の領域資源を用いて第１の情報部分の一部分をエンコードすることを含み、第１の情報部分の別の部分は、第２の領域の１つ以上の領域資源を用いてエンコードされる。第１の情報をエンコードするために複数の領域資源を変調することは任意選択的に、第３の領域の１つ以上の領域資源を用いて第１の情報部分の少なくとも更なる部分をエンコードすることを含む。
【０３４２】
第１、第２及び／若しくは第３の領域は任意選択的に、周波数、時間及び／若しくは空間領域を含み、並びに／又は領域資源は、周波数領域のサブチャネル、空間領域において配列されたビーム及び／若しくは時間領域におけるタイムスロットを含む。少なくとも１つの領域の領域資源に値が任意選択的に関連付けられ、第１の情報部分の少なくとも一部分は、データのその部分の値を指示する領域資源を用いて信号を提供することによってエンコードされる。少なくとも２つの領域の領域資源に値が任意選択的に関連付けられ、第１の情報部分は、第１の情報部分の部分群の値を指示する少なくとも２つの領域からの領域資源を用いて信号を提供することによって少なくとも部分的にエンコードされる。
【０３４３】
情報通信方法は任意選択的に、情報を少なくとも第１の情報部分及び第２の情報部分に分割することと、複数のサブキャリアに少なくとも２つの異なる変調形式を割り当てることによって第１の情報部分をエンコードすることと、複数のサブキャリアのサブセットに属するサブキャリアの変調によって第２の情報をエンコードすることと、を含む。
【０３４４】
第１の情報部分をエンコードすることは任意選択的に、どの変調形式がどのサブキャリアに割り当てられているのかに意味を当てはめる文法に従って、どの変調形式がどのサブキャリアに割り当てられるのかを選択することを含む。それぞれのサブキャリアは任意選択的に、順序付けられた一連のインデックス内のインデックスに関連付けられ、サブキャリアの変調形式は、関連付けられたインデックスに値を割り振り、割り振られた値は、順序付けられた一連のインデックスに従って順序付けられ、第１の情報部分を表すデータワードを提供する。
【０３４５】
本方法は任意選択的に、サブキャリアに２つのみの異なる変調形式を割り当てることによって第１の情報部分をエンコードすることを含む。第１の情報部分は任意選択的に情報ビットの第１のサブセット及び情報ビットの第２のサブセットを含み、第１及び第２のサブセットへの変調形式の異なる割り当てをそれぞれ有する複数の異なる第１の情報エンコード方式から第１の情報エンコード方式を選択することを更に含む。複数の異なる第１の情報エンコード方式は任意選択的に、事前決定され、受信器と共有される。
【０３４６】
上述の方法のうちの少なくとも１つは任意選択的に、選択された第１の情報エンコード方式を特定する制御情報を伝送することを含む。上述の方法のうちの少なくとも１つは任意選択的に、サブキャリアの変調によって制御情報をエンコードすることを更に含む。
【０３４７】
上述の方法のうちの少なくとも１つは任意選択的に、第１の情報部分内において情報ビットの第１のサブセット及び情報ビットの第２のサブセットを特定することと、第１及び第２のサブセットのうちの多数サブセットを選択することと、第１の複数のサブキャリアに第１の変調形式を割り当てるために多数サブセットを用いることと、を含む。
【０３４８】
上述の方法のうちの少なくとも１つは任意選択的に、複数のサブキャリアの間における少なくとも２つの異なる変調形式の割り当てを決定するための第１の情報エンコード方式であって、残りの情報部分のために利用可能な帯域幅を最大化する第１の情報エンコード方式を選択することを含む。上述の方法のうちの少なくとも１つは任意選択的に、制御情報をエンコードするため、及び／又は第２の情報部分の一部分を縮退エンコードするために、帯域幅の一部を利用することを含む。
【０３４９】
少なくとも２つの異なる変調形式は任意選択的に、第１の固定振幅を用いてサブキャリアを変調する第１の変調形式、及び第２の固定振幅を用いてサブキャリアを変調する第２の変調形式を含む。
【０３５０】
任意選択的に、少なくとも２つの異なる変調形式はオンオフキーイング（ＯＯＫ）を可能にし、第１の振幅はサブキャリアの抑圧を表し、第２の振幅はサブキャリアの抑圧がないことを表す。
【０３５１】
上述の方法の少なくとも１つは任意選択的に、抑圧されたサブキャリアから、抑圧されていないサブキャリアへの電力再割り当てを含む。
【０３５２】
少なくとも２つの異なる変調形式は任意選択的に、高次の変調を用いてサブキャリアを変調する第１の変調形式、及び低次の変調を用いてサブキャリアを変調する第２の変調形式を含む。
【０３５３】
情報を少なくとも第１の情報部分及び第２の情報部分に分割する手段と、複数のサブキャリアに少なくとも２つの異なる変調形式を割り当てることによって第１の情報部分をエンコードする手段と、複数のサブキャリアのサブセットに属するサブキャリアの変調によって第２の情報をエンコードする手段と、を任意選択的に備える送信装置。  
送信装置は任意選択的に、上述の方法のうちの少なくとも１つを実行する手段を更に備える。
【０３５４】
情報を少なくとも第１の情報部分及び第２の情報部分に分割するように構成されるスプリッタ回路機構と、複数のサブキャリアに少なくとも２つの異なる変調形式を割り当てることによって第１の情報部分をエンコードするように構成されるキャリア間変調回路機構と、複数のサブキャリアのサブセットに属するサブキャリアの変調によって第２の情報をエンコードするように構成されるキャリア内変調回路機構と、を任意選択的に備える送信装置。
【０３５５】
複数のサブキャリアへの少なくとも２つの異なる変調形式の割り当てを判定することによって第１の情報部分をデコードすることと、複数のサブキャリアのサブセットに属するサブキャリアの復調によって第２の情報をデコードすることと、第１の情報部分及び第２の情報部分を結合することと、を任意選択的に含む情報通信方法。
【０３５６】
第１の情報部分をデコードすることは任意選択的に、どの変調形式がどのサブキャリアに割り当てられているのかを判定すること、及びどの変調形式がどのサブキャリアに割り当てられているのかに意味を当てはめる文法に従って意味を当てはめることを含む。
【０３５７】
それぞれのサブキャリアは任意選択的に、順序付けられた一連のインデックス内のインデックスに関連付けられ、サブキャリアの変調形式は、関連付けられたインデックスに値を割り振り、割り振られた値は、順序付けられた一連のインデックスに従って順序付けられ、第１の情報部分を表すデータワードを提供する。
【０３５８】
上述の少なくとも１つの方法は任意選択的に、どの変調形式がどのサブキャリアに割り当てられているのかを判定することと、どの変調形式がどのサブキャリアに割り当てられているのかに意味を当てはめる文法に従って意味を当てはめることによって、異なるエンコード方式による第１の情報部分をデコードすることであって、それぞれのエンコード方式はそれ独自の文法を有する、第１の情報部分をデコードすることと、異なるエンコード方式によって作成された第１の情報部分の１つを選択することと、を含む。
【０３５９】
上述の少なくとも１つの方法は任意選択的に、エンコード方式が用いるを特定することと、どの変調形式がどのサブキャリアに割り当てられているのかを判定し、どの変調形式がどのサブキャリアに割り当てられているのかに意味を当てはめる特定されたエンコード方式の文法に従って意味を当てはめることによって、第１の情報部分をデコードすることと、を含む。
【０３６０】
少なくとも２つの異なる変調形式は任意選択的に、高次の変調を用いてサブキャリアを変調する第１の変調形式、及び低次の変調を用いてサブキャリアを変調する第２の変調形式を含む。
【０３６１】
受信装置は任意選択的に、複数のサブキャリアへの少なくとも２つの異なる変調形式の割り当てを判定することによって第１の情報部分をデコードする手段と、複数のサブキャリアのサブセットに属するサブキャリアの復調によって第２の情報をデコードする手段と、第１の情報部分及び第２の情報部分を結合する手段と、を備える。
【０３６２】
受信器は任意選択的に、上述の方法のうちの少なくとも１つを実行する手段を更に備える。
【０３６３】
受信装置は任意選択的に、複数のサブキャリアへの少なくとも２つの異なる変調形式の割り当てを判定することによって第１の情報部分をデコードするように構成されるキャリア間変調検出回路機構と、複数のサブキャリアのサブセットに属するサブキャリアの復調によって第２の情報をデコードするように構成されるキャリア内復調回路機構と、第１の情報部分及び第２の情報部分を結合するように構成される結合器回路機構と、を備える。
【０３６４】
システムは任意選択的に、上述の受信装置の少なくとも１つ、及び上述の送信装置の少なくとも１つを備える。
【０３６５】
上述の少なくとも１つの方法は任意選択的に、情報を少なくとも第１の情報部分及び第２の情報部分に分割することと、複数の無線チャネルに動作パターンを割り当てることによって第１の情報部分を通信することと、無線通信によって無線チャネルのうちの１つ以上を介して第２の情報を通信することと、を含む。
【０３６６】
無線チャネルは任意選択的に、複数の可能な異なる状態を有し、第１の情報は、無線チャネル毎に状態を割り当てることによって通信され、状態の集合が動作パターンを形成する。無線チャネルは任意選択的に、異なる変調状態を有する直交サブキャリアを含む。無線チャネルは任意選択的に、異なる変調状態を有するタイムスロットを含む。
【０３６７】
情報通信方法は任意選択的に、情報を少なくとも第１の情報部分及び第２の情報部分に分割することと、複数の直交多重領域サブユニットに少なくとも２つの異なる変調形式を割り当てることによって第１の情報部分をエンコードすることと、複数の直交多重領域サブユニットのサブセットに属する直交多重領域サブユニットの変調によって第２の情報をエンコードすることと、を含む。
【０３６８】
情報通信方法は任意選択的に、情報を少なくとも第１の情報部分及び第２の情報部分に分割することと、領域資源インデックス変調を用いて第１の情報をエンコードすることと、領域資源の変調によって第２の情報をエンコードすることと、を含む。
【０３６９】
情報通信方法は任意選択的に、情報を少なくとも第１の情報部分及び第２の情報部分に分割することと、領域資源間差別化変調を用いて第１の情報をエンコードすることと、領域資源の変調によって第２の情報をエンコードすることと、を含む。
【０３７０】
情報通信方法は任意選択的に、情報を少なくとも第１の情報部分、第２の情報部分及び第３の情報部分に分割することと、複数の第１の直交多重領域サブユニットに少なくとも２つの異なる変調形式を割り当てることによって第１の情報部分をエンコードすることと、複数の第２の直交多重領域サブユニットに少なくとも２つの異なる変調形式を割り当てることによって第２の情報部分をエンコードすることと、複数の第１の直交多重領域サブユニット及び第２の直交多重領域サブユニットのサブセットに属する直交多重領域サブユニットの変調によって第３の情報をエンコードすることと、を含む。
【０３７１】
情報通信方法は任意選択的に、情報を少なくともＮ個の部分に分割することと、複数の直交多重領域サブユニットに少なくとも２つの異なる変調形式を割り当てることによってＮ個の部分のうちのＭ個のそれぞれをエンコードすることと、直交多重領域サブユニットの変調によってＮ−Ｍ個の部分（単数又は複数）をエンコードすることと、を含む。
【０３７２】
上述の少なくとも１つの方法は任意選択的に、複数の直交多重領域サブユニットに少なくとも２Ｍ個の異なる変調形式を割り当てることによってＭ個の部分のうちの少なくとも１つをエンコードすることを含む。複数の直交多重領域サブユニットは任意選択的に、２つ以上の領域からの領域サブユニットを含む。複数の直交多重領域サブユニットは任意選択的に、周波数領域、時間領域及び空間領域のうちの２つ以上からの領域サブユニットを含む。
【０３７３】
複数のサブキャリアは任意選択的に、２つ以上の領域のサブキャリアを含む。複数のサブキャリアは任意選択的に、周波数領域、時間領域及び空間領域のうちの２つ以上のサブキャリアを含む。
【０３７４】
第１の情報部分は任意選択的に、第１の領域の１つ以上のサブユニットを用いてエンコードされ、少なくとも第２の情報部分は、第２の領域の１つ以上のサブユニットを用いてエンコードされる。上述の少なくとも１つの方法は任意選択的に、第３の領域の１つ以上のサブユニットを用いて少なくとも第３の情報部分をエンコードすることを含む。領域は任意選択的に、周波数、時間及び／又は空間領域を含む。
【０３７５】
少なくとも１つの領域のサブキャリアに値が任意選択的に関連付けられ、データの各々の部分は任意選択的に、データのその部分の値を指示するサブユニットを用いて信号を提供することによってエンコードされる。
【０３７６】
データの一部分は任意選択的に、少なくとも１つの領域の複数のサブユニットに少なくとも２つの異なる変調形式を割り当てることによって提供される。
【０３７７】
本の少なくとも１つの実施形態は発明無線通信システムに関する。本発明の少なくとも１つの実施形態は、複数の受信要素の場合には多入力多出力（ＭＩＭＯ）システム、及び単一の受信要素の場合には多入力単出力（ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｉｎｐｕｔ  ｓｉｎｇｌｅ  ｏｕｔｐｕｔ、ＭＩＳＯ）システムと呼ばれることがある、複数の送信要素及び少なくとも１つの受信要素を用いる無線通信システムの性能を向上させるための新しい改善されたシステム及び／又は方法に関する。
【０３７８】
多入力多出力及び多入力単出力システム（ＭＩＭＯ及びＭＩＳＯ）では、空間変調が用いられる。空間変調の基本的構成要素は、無線フェージングチャネルを通じた情報送信手段として、空間領域、すなわち、送信器側におけるアンテナの空間ポジション、を利用することである。特に、空間変調の根本原理は、２要素からなる。ｉ）送信器側において、送信アンテナに情報データを１対１に対応付け、これにより、それらを情報伝達可能にすること、及びｉｉ）受信器側において、無線フェージングチャネルの確率論的性質による、異なる送信アンテナから受信される特徴的なマルチパスプロファイルを利用すること。
【０３７９】
空間変調に利用できる寄与は同じ仮定に基づいている。作動送信アンテナ間の均等な電力割り当てメカニズムが先験的に仮定される。空間変調の有効な空間コンスタレーションパターンを最適化するという重要課題への取り組みが行われている。しかし、周知の最適化は、電力割り当てメカニズムよりもむしろ、一連のアンテナの作動及び停止に基づいている。解析においては均等な電力割り当て戦略が暗黙的に保持されている。
【０３８０】
周知の解決策は、空間変調（Ｓｐａｔｉａｌ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＳＭ）のコンセプトの全ての自由度及び可能性も十分に利用してはいない。特に、ＳＭのための全ての上述の技法の共通の制約は、送信器側における複数のアンテナの利点を、送信ダイバーシティ利得を得るために最大限に生かしていない。現に、今までのところ利用可能な信号設計及び最適検出器は、受信アンテナの数にのみ依存するダイバーシティ次数を提供している。その結果、現在まで提案されているＳＭ方法は、遠隔の移動ユニットよりもむしろ基地局に設備を付加する方がより経済的である、低複雑度で低コストのダウンリンク設定及び操作には限られた適用性しかないと思われる。
【０３８１】
Ｙ．Ｃｈａｕ及びＳ．−Ｈ．Ｙｕ、「Ｓｐａｃｅ  ｓｈｉｆｔ  ｋｅｙｉｎｇ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ」、米国特許第９９８５９８８号、２００１年１１月７日出願、公開日２００２年７月１８日、並びにＹ．Ａ．Ｃｈａｕ及びＳ．−Ｈ．Ｙｕ、「Ｓｐａｃｅ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｏｎ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｆａｄｉｎｇ  ｃｈａｎｎｅｌｓ」、ＩＥＥＥ  Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ−Ｆａｌｌ，ｖｏｌ．３、ｐｐ．１６６８−１６７１、２００１年１０月において、空間変調が考察されている。
【０３８２】
上記のＳＭ方法の不利点は以下のとおりである。
【０３８３】
たとえ２つの送信アンテナが通信リンクにおいて用いられても、Ｃｈａｕ及びＹｕのＳＭ提案は、ただ１に等しいダイバーシティ次数を提供するのみである。
【０３８４】
誤り確率は、データ伝送時にオン又はオフのいずれかに切り替え得るアンテナに関連する無線リンクのチャネル電力利得にのみ依存する。その結果、適応システムでは、及びシステム性能を最適化するためには、最善の（平均）チャネル条件を有するアンテナが、オン・オフされるべきものとして選定されてよい。
【０３８５】
Ｃｈａｕ及びＹｕによって導入されたＳＭのコンセプトは、空間シフトキーイング（Ｓｐａｃｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ、ＳＳＫ）と呼ばれ、メッセージ１が送られなければならない時には、１つの送信アンテナのみが作動され、一方、メッセージ２が送られる必要がある時には、両方の送信アンテナが作動される。それゆえ、メッセージ２が送らなければならない時には、送信器側のそれぞれのアンテナが、対応するエネルギーを使って信号を伝送する必要がある。これは、メッセージ１が送られる時に必要な電力消費コストに対して２倍となる電力消費コストを生じさせる。
【０３８６】
次の文献には他のＳＭ方法が提案されている。Ｃ．−Ｗ．Ａｈｎ、Ｓ．−Ｂ．Ｙｕｎ、Ｅ．−Ｓ．Ｋｉｍ、Ｈ．Ｈａａｓ、Ｒ．Ｍｅｓｌｅｈ、Ｔ．−Ｉ．Ｈｙｏｎ、及びＳ．ＭｃＬａｕｇｈｌｉｎ、「Ｓｐａｔｉａｌ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ  ａｎｄ  ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ  ａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ  ｕｓｉｎｇ  ｔｈｅ  ｓａｍｅ  ｉｎ  ａ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｉｎｐｕｔ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｏｕｔｐｕｔ  ｓｙｓｔｅｍ」、２００７年７月１０日出願、公開日２００８年２月１４日、Ｒ．Ｙ．Ｍｅｓｌｅｈ、Ｈ．Ｈａａｓ、Ｓ．Ｓｉｎａｎｏｖｉｃ、Ｃ．Ｗ．Ａｈｎ、及びＳ．Ｙｕｎ、「Ｓｐａｔｉａｌ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．５７，ｎｏ．４，ｐｐ．２２２８−２２４１、２００８年７月、並びにＪ．Ｊｅｇａｎａｔｈａｎ、Ａ．Ｇｈｒａｙｅｂ、及びＬ．Ｓｚｃｚｅｃｉｎｓｋｉ、「Ｏｐｔｉｍａｌ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ａｎａｌｙｓｉｓ」、ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．１２，ｎｏ．８，ｐｐ．５４５−５４７、２００８年８月。
【０３８７】
上記のＳＭ方法の不利点は以下のとおりである。
【０３８８】
たとえ２つの送信アンテナが通信リンクにおいて用いられても、Ｍｅｓｌｅｈら及びＪｅｇａｎａｔｈａｎらにおけるＳＭ提案は、Ｃｈａｕ及びＹｕと同様に、ただ１に等しいダイバーシティ次数を提供するのみである。
【０３８９】
誤り確率は両方の複合チャネル利得に依存し、特に、それらの差の関数となる。その結果、瞬間的なチャネル条件に依存して、建設的結合及び破壊的結合が起こり、そのため、２つの送信アンテナをダイバーシティの目的のために十分に利用することを阻害する。  
誤り確率は空間相関係数の関数であり、特に、無線リンク同士の相関が大きいほど、誤り確率は悪くなる。
【０３９０】
本明細書に記載されている少なくとも１つの実施形態は、無線フェージングチャネルのための誤り確率を向上させる、すなわち、データ伝送の堅牢性及び信頼性を高める目的を有する。
【０３９１】
本明細書に記載されている少なくとも１つの実施形態は、さまざまなチャネル条件におけるスペクトル効率を向上させる目的を有する。
【０３９２】
本明細書に記載されている少なくとも１つの実施形態は、空間変調に基づく、送信ダイバーシティ能力を有する無線通信システムを提供する目的を有する。
【０３９３】
本明細書に記載されている少なくとも１つの方法は任意選択的に、送信器にそれぞれ配置される少なくとも２つの送信要素の送信アレイ内の送信要素を特定する空間変調方法を含み、信号は１度に１つの作動送信要素によってチャネルを通じて受信器へ伝送され、この方法は、送信要素に電力を割り当てることであって、電力は少なくとも２つの送信要素の間で異なって割り当てられる、送信要素に電力を割り当てることと、伝送されたデータを受信器において受信することと、送信要素に割り当てられた電力の知識を用いて作動送信要素の位置を検出することと、を含む。
【０３９４】
本明細書に記載されている少なくとも１つの方法は任意選択的に、信号の誤り確率を求めることと、信号の平均ビット誤り確率を最適化することによって送信要素のための電力割り当てモデルを決定することと、を含み、送信要素に電力を割り当てるステップは電力割り当てモデルに従って実行される。
【０３９５】
誤り確率は任意選択的に平均ビット誤り確率を含む。  
任意選択的に、チャネルは無線リンクを含む。より好ましくは、チャネルは、例えば、コヒーレント又はインコヒーレントな光源を用いる、光無線リンクを含む。
【０３９６】
好ましくは、送信要素は、無線周波数アンテナ、又はラウドスピーカ、超音波送信器、複数のＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ、発光ダイオード）、など等のその他の信号発信器を含み得るであろう。
【０３９７】
受信器は任意選択的に、例えば、無線周波数、音響又は超音波信号用の検出器、あるいは光検出器であり得る、少なくとも１つの受信要素を含む。
【０３９８】
好ましくは、それぞれのチャネルは、関連チャネルのフェージング条件を利得として含み得る規定のインパルス応答を有する。フェージング条件は任意選択的に、レイリーフェージング又は仲上ｍフェージング等の、統計的方法によって求められる。フェージングがほとんど又は全く存在しない場合には、加法性白色ガウス雑音分布を任意選択的に用いることができる。
【０３９９】
それぞれのチャネルのインパルス応答は任意選択的に、独立し、少なくとも所定の間隔で均等に分布し得る関連チャネルの遅延を含む。遅延は受信器において知ることができる。時刻同期が任意選択的に受信器において実行される。
【０４００】
それぞれのチャネルのインパルス応答は任意選択的に関連チャネルの位相を含む。  
好ましくは、平均ビット誤り確率、ＡＢＥＰとも呼ばれる、の最適化は平均ビット誤り確率の最小化を含む。  
好ましくは、信号の平均ビット誤り確率は各々のチャネルのインパルス応答の関数である。
【０４０１】
好ましくは、受信器はチャネル状態の完全な情報を提供する。この情報はチャネル状態情報（ｃｈａｎｎｅｌ  ｓｔａｔｅ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ、ＣＳＩ）とも呼ばれる。完全なチャネル状態情報は任意選択的に、それぞれのチャネルの利得、位相及び遅延の知識を含む。好ましくは、例えば、インコヒーレントな光源が送信要素として用いられる場合には、位相情報は必ずしも必要ではない。代替実施形態では、空間変調性能解析に関して開発された、例えば部分的なチャネル状態情報を有する、他の受信器を用いることができる。
【０４０２】
各々のチャネルは任意選択的に相関があるか又は相関がない。チャネル間の相関係数は任意選択的に受信器において求めることができる。
【０４０３】
好ましくは、総電力、すなわち、送信アレイのそれぞれの送信要素から受信器へデータが伝送される際に伝送されるエネルギーの合計、は所与の値に固定される。代替実施形態では、総電力がチャネル環境及び／又は信号の伝播に依存する電力制御が任意選択的に適用される。
【０４０４】
平均誤り確率の最適化又は最小化は任意選択的に、１つ以上の解析的又は数値的方法を用いることによって得られる。好ましくは、受信器において電力割り当てのモデルが生成される。電力割り当てのモデルはチャネル間の相関係数を考慮してよい。電力割り当てのモデルは、チャネルのインパルス応答、及び／又は特にフェージング条件を考慮してもよい。
【０４０５】
より好ましくは、送信要素の位置は、電力割り当てのモデルのデータを用いることによって検出される。好ましくは、作動送信要素は、変調されたデータを伝送することができ、これにより、送信要素のインデックス及び変調された信号の両者によってデータを伝達する。
【０４０６】
好ましくは、それぞれのチャネルは、固有のインパルス応答を有し、本方法は、送信要素の電力割り当てシーケンスを事前決定することと、送信要素に電力を割り当てるステップにおいて、送信要素に電力割り当てシーケンスを割り当てることと、作動送信要素の位置を検出するステップにおいて、作動送信要素の電力割り当てシーケンスの知識を用いることと、を更に含む。
【０４０７】
好ましくは、チャネルは無線リンクを含む。より好ましくは、チャネルは、例えば、コヒーレント又はインコヒーレントな光源を用いる、光無線リンクを含む。
【０４０８】
好ましくは、送信要素は、無線周波数アンテナ、又はラウドスピーカ、超音波送信器、複数のＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ、発光ダイオード）、など等のその他の信号発信器を含み得るであろう。
【０４０９】
受信器は好ましくは、例えば、無線周波数、音響又は超音波信号用の検出器、あるいは光検出器であり得る、少なくとも１つの受信要素を含む。
【０４１０】
好ましくは、それぞれのチャネルは、関連チャネルのフェージング条件を利得として含み得る規定のインパルス応答を有する。フェージング条件は任意選択的に、レイリーフェージング又は仲上ｍフェージング等の、統計的方法によって求められる。フェージングがほとんど又は全く存在しない代替実施形態では、加法性白色ガウス雑音分布を用いることができる。
【０４１１】
それぞれのチャネルのインパルス応答は、独立し、少なくとも所定の間隔で均等に分布し得る関連チャネルの遅延を含んでもよい。遅延は受信器において知ることができる。時刻同期が受信器において実行されてもよい。
【０４１２】
それぞれのチャネルのインパルス応答は任意選択的に関連チャネルの位相も含む。各々のチャネルは任意選択的に相関があるか又は相関がない。
【０４１３】
送信要素に割り当てられる電力割り当てシーケンスは任意選択的にランダムシーケンスを含む。好ましくは、異なる送信要素に割り当てられる電力割り当てシーケンスは、対応する検出方法を用いることによってそれらが互いに容易に識別可能であるように提供される。送信要素に割り当てられた電力割り当てシーケンスは任意選択的に、送信要素の位置が検出される際にアクセスされるために、受信器におけるルックアップテーブル等の記憶装置内に記憶される。
【０４１４】
好ましくは、作動送信要素は、変調されたデータを伝送することができ、これにより、送信要素のインデックス及び変調された信号の両者によってデータを伝達する。
【０４１５】
好ましくは、本方法は、訓練段階の間に、伝送された訓練データを受信器において受信することと、受信された訓練データに従って電力割り当てシーケンスを事前決定することと、送信要素に電力を割り当てるステップにおいて、送信要素に電力割り当てシーケンスを割り当てることと、訓練段階を終了することと、訓練段階の後に、伝送されたデータを受信器において受信することと、作動送信要素の位置を検出するステップにおいて、作動送信要素の電力割り当てシーケンスの知識を用いることと、を更に含む。
【０４１６】
好ましくは、チャネルは無線リンクを含む。より好ましくは、チャネルは、例えば、コヒーレント又はインコヒーレントな光源を用いる、光無線リンクを含む。
【０４１７】
好ましくは、送信要素は、無線周波数アンテナ、又はラウドスピーカ、超音波送信器、複数のＬＥＤ、など等のその他の信号発信器を含み得るであろう。
【０４１８】
受信器は好ましくは、例えば、無線周波数、音響又は超音波信号用の検出器、あるいは光検出器であり得る、少なくとも１つの受信要素を含む。
【０４１９】
好ましくは、それぞれのチャネルは、関連チャネルのフェージング条件を利得として含み得る規定のインパルス応答を有する。フェージング条件は任意選択的に、Ｒａｌｅｉｇｈフェージング又は仲上ｍフェージング等の、統計的方法によって求められる。
【０４２０】
それぞれのチャネルのインパルス応答は任意選択的に、独立し、少なくとも所定の間隔で均等に分布し得る関連チャネルの遅延も含む。遅延は受信器において知られてよい。時刻同期が受信器において実行されてもよい。
【０４２１】
それぞれのチャネルのインパルス応答は任意選択的に関連チャネルの位相も含む。好ましくは、一実施形態では、受信器はチャネル状態の完全な情報を提供する。この情報はチャネル状態情報（ＣＳＩ）とも呼ばれる。完全なチャネル状態情報は任意選択的に、それぞれのチャネルの利得、位相及び遅延の知識を含む。好ましくは、例えば、インコヒーレントな光源が送信要素として用いられる場合には、位相情報は必ずしも必要ではない。代替実施形態では、空間変調性能解析に関して開発された、例えば部分的なチャネル状態情報を有する、他の受信器を用いることができる。好ましくは、データを伝送する前の訓練段階の間に完全なチャネル状態情報（完全なＣＳＩ）が得られる。
【０４２２】
各々のチャネルは任意選択的に相関があるか又は相関がない。チャネル状態情報はチャネル間の相関係数を含んでもよい。送信要素に電力割り当てシーケンスを割り当てる前に受信されるデータは任意選択的に、チャネル間の相関係数、又はチャネルのインパルス応答等の、チャネル状態情報を含み、関連送信要素の電力割り当てシーケンスを求めるためにそれを考慮してもよい。送信要素に割り当てられた電力割り当てシーケンスは任意選択的に、送信要素の位置が検出される際にアクセスされるために、受信器におけるルックアップテーブル等の記憶装置内に記憶される。  
好ましくは、作動送信要素は、変調されたデータを伝送することができ、これにより、送信要素のインデックス及び変調された信号の両者によってデータを伝達する。
【０４２３】
上述した通りの本発明は、例えば、送信器及び受信器側における空間変調の単純さを維持しつつ、送信電力を日和見的な方法で割り当てることによって、空間変調の性能を向上させ得る。本発明は、送信−受信無線リンクを互いにより識別可能にするために、不均衡なフェージング条件を人工的に作り出すことを可能にする。更に、それは空間チャネル相関の効果を低減する助けにもなり得る。  
それゆえ、少なくとも２つの送信要素のアレイ内の作動送信要素の位置の判定が促進される。
【０４２４】
本発明は、任意の数の、送信器における送信要素及び受信器における受信要素に適用されてよい。更に、本発明は、空間変調を用いる分散及び仮想ＭＩＭＯシステムに適用することができる。
【０４２５】
少なくとも１つの実施形態は、送信器にそれぞれ配置される少なくとも２つの送信要素の送信アレイ内の送信要素を特定する送信装置を備え、信号は１度に１つの作動送信要素によってチャネルを通じて受信器へ伝送され、送信装置は、送信要素に電力を割り当てるための電力アロケータを含み、電力は少なくとも２つの送信要素の間で異なって割り当てられる。
【０４２６】
好ましくは、送信装置は、信号の平均ビット誤り確率を最適化することによって送信要素のための電力割り当てモデルを決定するための計算器を更に含み、電力アロケータは、決定された電力割り当てモデルに従って送信要素に電力を割り当てる。
【０４２７】
好ましくは、それぞれのチャネルは固有のインパルス応答を有し、送信装置は、送信要素の電力割り当てシーケンスを事前決定するためのシーケンス事前決定モジュールを更に含み、電力アロケータは送信要素に電力割り当てシーケンスを割り当てる。
【０４２８】
本発明の少なくとも１つの実施形態は、送信器にそれぞれ配置される少なくとも２つの送信要素の送信アレイ内の送信要素を特定する受信装置を備え、信号は１度に１つの作動送信要素によってチャネルを通じて受信装置へ伝送され、受信装置は、伝送されたデータを受信するように構成され、送信要素に割り当てられる電力の知識を用いて作動送信要素の位置を検出するための位置検出器を含む。
【０４２９】
好ましくは、受信装置は、信号の誤り確率を求めるためのチャネル推定器、及び信号の平均ビット誤り確率を最適化することによって送信要素のための電力割り当てモデルを決定するためのモデル生成器を更に含む。好ましくは、それぞれのチャネルは固有のインパルス応答を有し、位置検出器は、作動送信要素の位置を検出する際に、作動送信要素の電力割り当てシーケンスの知識を用いるように動作可能である。
【０４３０】
好ましくは、受信装置は、訓練段階の間に、伝送された訓練データを受信装置において受信し、訓練データに従って電力割り当てシーケンスを事前決定するため、及び送信要素に電力割り当てシーケンスを割り当てるために、訓練データを送信装置にフィードバックするように動作可能であり、位置検出器は、作動送信要素の位置を検出する際に、作動送信要素の電力割り当てシーケンスの知識を用いるように動作可能である。
【０４３１】
少なくとも１つの実施形態は任意選択的に、送信器にそれぞれ配置される少なくとも２つの送信要素の送信アレイ内の送信要素を特定する空間変調システムを備え、信号は１度に１つの作動送信要素によってチャネルを通じて受信器へ伝送され、システムは送信装置と受信装置とを備える。
【０４３２】
空間変調システムは任意選択的に、本明細書に記載されている特徴のいずれかを組み込む。
【０４３３】
１つ以上の実施形態は任意選択的に、送信器にそれぞれ配置される少なくとも２つの送信要素の送信アレイ内の送信要素を特定する空間変調のための１つ以上の機械可読命令のシーケンスを包含するコンピュータプログラム製品を含み、信号は１度に１つの作動送信要素によってチャネルを通じて受信器へ伝送され、命令は、１つ以上のプロセッサに、送信要素に電力を割り当てることであって、電力は少なくとも２つの送信要素の間で異なって割り当てられる、送信要素に電力を割り当てをさせることと、伝送されたデータを受信器において受信することと、送信要素に割り当てられる電力の知識を用いて作動送信要素の位置を検出することと、を行わせるように適合される。
【０４３４】
コンピュータプログラム製品は任意選択的に、本明細書に記載されているいずれかの特徴を組み込む。
【０４３５】
１つ以上の実施形態は任意選択的に、少なくとも２つの送信要素の送信アレイ内の送信器を特定する空間変調方法を含み、又はこれを実行し、信号は１度に１つの作動送信要素によってチャネルを通じて受信器へ伝送され、本方法は、信号の波形を、それを受信器に伝送する前に事前決定することであって、２つの異なるチャネルのチャネルシグネチャがチャネルシグネチャの対をそれぞれ形成し、波形は、チャネルシグネチャの対を利用して、異なるチャネルを通じて伝送される信号の間に差を生じさせるように事前決定される、信号の波形を事前決定することと、伝送されたデータを受信器において受信することと、伝送された信号の間の差を用いて作動送信要素の位置を検出することと、を含む。
【０４３６】
好ましくは、チャネルシグネチャは伝播遅延を含む。好ましくは、チャネルシグネチャの対は直交性条件が付与される。好ましくは、チャネルは無線リンクを含む。より好ましくは、チャネルは、例えば、コヒーレント又はインコヒーレントな光源を用いる、光無線リンクを含む。好ましくは、送信要素は、無線周波数アンテナ、又はラウドスピーカ、超音波送信器、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）、など等のその他の信号発信器を含み得るであろう。
【０４３７】
受信器は好ましくは、例えば、無線周波数、音響又は超音波信号用の検出器、あるいは光検出器であり得る、少なくとも１つの受信要素を含む。  
信号の波形は任意選択的に、ディラックのデルタ関数等の、デルタ関数にかけられる。
【０４３８】
好ましくは、受信器へ伝送される信号は、送信要素のそれぞれからほぼ同じエネルギー、より好ましくは等しいエネルギーを用いて送られる。好ましくは、それぞれのチャネルは、関連チャネルのフェージング条件を利得として含み得る規定のインパルス応答を有する。フェージング条件は、レイリーフェージング又は仲上ｍフェージング等の、統計的方法によって求められてもよい。
【０４３９】
関連チャネルの伝播遅延は独立し、少なくとも所定の時間間隔内に、特に、間隔［０，Ｔｍ）内に、均等に分布していてよい。ここで、Ｔｍは、全ての信号が送信要素から送られるための信号送信インターナルである。それぞれのチャネルのインパルス応答は任意選択的に関連チャネルの位相も含む。
【０４４０】
好ましくは、一実施形態では、受信器はチャネル状態の完全な情報を提供する。この情報はチャネル状態情報（ＣＳＩ）とも呼ばれる。完全なチャネル状態情報は任意選択的に、それぞれのチャネルの利得、位相及び遅延の知識を含む。好ましくは、例えば、インコヒーレントな光源が送信要素として用いられる場合には、位相情報は必ずしも必要ではない。代替実施形態では、空間変調性能解析に関して開発された、例えば部分的なチャネル状態情報を有する、他の受信器を用いることができる。好ましくは、データを伝送する前の訓練段階の間に完全なチャネル状態情報（完全なＣＳＩ）が得られる。
【０４４１】
各々のチャネルは相関があるか又は無相関であり得る。チャネル状態情報は任意選択的にチャネル間の相関係数を含む。
【０４４２】
空間変調のコンセプトは、送信器における最適信号設計及び受信器における最適検出アルゴリズムの導入によって更に改善される。
【０４４３】
更に、本発明の一態様によれば、空間変調のための送信ダイバーシティ利得が可能とされる。本発明による空間変調はフェージングの空間相関に対して他の空間変調提案よりも本質的に堅牢である。
【０４４４】
受信器が複数のアンテナを備えている場合には、本発明は送信及び受信ダイバーシティを同時に提供する。
【０４４５】
時間直交信号設計によって支援される空間変調に関しては、無線チャネルを通じた伝播後の全ての送信要素インデックスの相対的到達時間（すなわち、タイミング情報）を有するために、受信器から送信器へのフィードバックチャネルが必要とされてもよい。受信器における同期ユニットは任意選択的に、データ伝送前の訓練段階の間にこれらの遅延を推定し、それらを制御チャネルを介して送信器へ送り返す。この情報を受信すると、送信器は任意選択的に、以下において更に詳細に説明される最尤（ＭＬ）最適検出器を介して受信器における信号の直交性を保証するために最善の信号設計を選択する。
【０４４６】
任意選択的に、本発明の少なくとも１つの実施形態は、少なくとも２つの送信要素の送信アレイ内の送信器を特定する送信装置を備え、信号は１度に１つの作動送信要素によってチャネルを通じて受信器へ伝送され、送信装置は、信号の波形を、それを受信器へ伝送する前に事前決定するための波形計算器を含み、２つの異なるチャネルのチャネルシグネチャがチャネルシグネチャの対をそれぞれ形成し、波形は、チャネルシグネチャの対を利用して、異なるチャネルを通じて伝送される信号の間の差を生じさせるように事前決定される。
【０４４７】
任意選択的に、本発明の少なくとも１つの実施形態は、送信器にそれぞれ配置される少なくとも２つの送信要素の送信アレイ内の送信要素を特定する空間変調システムを備え、信号は１度に１つの作動送信要素によってチャネルを通じて受信器へ伝送され、システムは、送信装置と、伝送されたデータを受信し、伝送された信号の間の差を用いて作動送信要素の位置を検出するように動作可能な受信装置と、を備える。
【０４４８】
空間変調システムは、本明細書に記載されている特徴のいずれかを組み込んでもよい。
【０４４９】
任意選択的に、本発明の少なくとも１つの実施形態は、少なくとも２つの送信要素の送信アレイ内の送信器を特定する空間変調のための１つ以上の機械可読命令のシーケンスを包含するコンピュータプログラム製品を含み、信号は１度に１つの作動送信要素によってチャネルを通じて受信器へ伝送され、命令は、１つ以上のプロセッサに、信号の波形を、それを受信器へ伝送する前に事前決定することであって、２つの異なるチャネルのチャネルシグネチャがチャネルシグネチャの対をそれぞれ形成し、波形は、チャネルシグネチャの対を利用して、異なるチャネルを通じて伝送される信号の間の差を生じさせるように事前決定される、信号の波形を事前決定することと、伝送されたデータを受信器において受信することと、伝送された信号の間の差を用いて作動送信要素の位置を検出することと、を行わせるように適合される。
【０４５０】
コンピュータプログラム製品は、本明細書に記載されている特徴のいずれかを組み込んでもよい。
【０４５１】
提案されている電力割り当て方法の論拠、及びそれによって無線チャネルを通じて達成することができる著しい性能改善を理解するために、いくつかの数値例が次に説明される。図２６〜２９に例が示されている。これらの図はＮｔ×１  ＳＭ−ＭＩＭＯシステムのＡＢＥＰを表す。ここで、Ｎｔは送信器における送信要素の数を表す。本出願全体を通じて、用語「送信器（ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｓ）」又は「送信アンテナ（ｔｒａｎｓｍｉｔ−ａｎｔｅｎｎａ）」が使用される時、これは送信器（ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）における送信要素（ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  ｅｌｅｍｅｎｔｓ）に言及する。それに応じて、用語「受信器（ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ）」又は「受信アンテナ（ｒｅｃｅｉｖｅ−ａｎｔｅｎｎａ）」は受信要素（ｒｅｃｅｉｖｅｒ  ｅｌｅｍｅｎｔｓ）に言及する。
【０４５２】
図２６〜２９は、ｉ番目の送信アンテナと単一の受信アンテナとの間の無線リンク上のパラメータ
【数９】
2014533030.tif 000011
及び 
【数１０】
2014533030.tif 000012
を有する仲上ｍフェージングチャネルを考慮することによって得られる。図２６〜２９は、送信アンテナ間の均等な電力割り当てメカニズムを仮定することによって得られるが（Ｅｍ／Ｎ０は無線リンク毎の平均信号対雑音比、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）を表す）、均衡のとれた（すなわち、
【数１１】
2014533030.tif 000013
が全ての無線リンクにおいて同じである）フェージングチャネル、及び不均衡の（すなわち、
【数１２】
2014533030.tif 000014
が種々の無線リンクの間で異なり得る）フェージングチャネルの場合に得られるものである。後者のシステム設定は、送信アンテナ間の不均等な電力割り当ての下で、均衡のとれたフェージングチャネルを有することに相当することが、以下において更に詳細に説明される。図２６〜２９はモンテカルロシミュレーション及び厳密な解析的フレームワークの双方を示す。解析的モデルは以下において、図３０に関してより詳細に説明される。
【０４５３】
図２６には、フェージング相関モデルが考慮された場合のＡＢＥＰが示されている。以下のシナリオが適用されている。  
シナリオａ：ｆ１＝ｆ２＝１，Ω１＝Ω２＝２／３，ρ１＝０．５０，ρ２＝ρ３＝ρ４＝０．４５
シナリオｂ：ｆ１＝１，ｆ２＝２．５，Ω１＝１，Ω２＝１０，ρ１＝ρ２＝ρ３＝ρ４＝０．４５
シナリオｃ：ｆ１＝ｆ２＝１，Ω１＝２／３，Ω２＝２０／３，ρ１＝０．５０，ρ２＝ρ３＝ρ４＝０．４５Ｎｔ＝２
モンテカルロシミュレーション（マーカ）及び解析的モデル（実線）の両方が示されている。ＡＢＥＰは相関係数（ρ１，ρ２，ρ３，ρ４）及びフェージング重大度（ｆ１，ｆ２）と共に大きく変化する。この後者の現象は、図２６におけるシナリオｂとシナリオｃを比較することによって観察することができる。同図では、（同じ電力不均衡比Ω２／Ω１について）無視できない性能ギャップが観察可能である。シナリオｃはレイリーフェージングチャネルを表しているので、この結果は、ＳＭの性能は無線チャネル及び同様にフェージング分布の特性によって強く影響を受けることを強調している。
【０４５４】
図２７には、相関がないフェージングチャネルの場合、及び無線リンク間の異なる電力不均衡の場合のＡＢＥＰが示されている。均衡のとれたフェージングチャネルについては、Ω１＝Ω１＝Ω１＝Ω１＝１が適用されている。不均衡のフェージングチャネルについては、Ω１＝１，Ω１＝４，Ω１＝８，Ω１＝１２が適用されている。フェージングチャネルは相関がなく、ｆ１＝ｆ２＝ｆ３＝ｆ４＝２．５及びＮｔ＝４である。モンテカルロシミュレーション及び解析的モデルの両方が示されている。電力リンクが不均衡である場合には、著しい性能改善を観察することができる。この挙動の理由は、電力の不均衡によって無線リンクが互いにより識別可能になり、それゆえ、受信器における決定プロセスの信頼性がより高くなり、それゆえ、ＡＢＥＰが向上するとう事実にある。
【０４５５】
図２８には、相関があるフェージングチャネルの場合、及び無線リンクの間の異なる電力不均衡の場合のＡＢＥＰが示されている。以下のシナリオが適用されている。  
シナリオａ：ｆ１＝１，ｆ２＝５，Ω１＝Ω１＝１
シナリオｂ：ｆ１＝２，ｆ２＝５，Ω１＝１０，Ω１＝１
シナリオｃ：ｆ１＝５，ｆ２＝２，Ω１＝１０，Ω１＝１
更に、ρ１＝ρ２＝ρ３＝０．４５，ρ４＝−０．４５が適用され、Ｎｔ＝２である。モンテカルロシミュレーション及び解析的モデルの両方が示されている。図２７と同様に、不均衡のフェージングチャネルの場合に、より優れた性能を達成することができる。更に、特に、シナリオｂ及びシナリオｃに関する曲線を注意深く観察することによって、興味深い解説を述べることができる。どちらのシステム設定においても、第１無線リンクの方がより大きな電力利得を有するが、シナリオｂでは、第１リンクのフェージング重大度（ｆ１）の方が第２リンクのフェージング重大度（ｆ２）よりも小さい。平均電力に加えて、フェージング重大度もシステム性能を著しく変化させ得ることを強調する、顕著な性能差。
【０４５６】
図２９には、相関があるフェージングの場合のＡＢＥＰが示されている。均衡のとれたフェージングチャネルのためには、Ω１＝Ω２＝Ω３＝Ω４＝１が適用されている。不均衡のフェージングチャネルのためには、Ω１＝１，Ω２＝４，Ω３＝８，Ω４＝１２が適用されている。フェージングチャネル同士は相関係数ρｉ，ｊ＝ｅｘｐ（−ｄ０｜ｉ−ｊ｜）をもって相関性を有する。ただし、ｄ０＝０．２２であり、（ｉ，ｊ）はアンテナのインデックス（ｉ，ｊ＝１，２，３，４）である。Ｎｔ＝４である。モンテカルロシミュレーション及び解析的モデルの両方が示されている。図２９における結果は、図２６〜２８においてすでに導かれた結論を確認しているが、均衡のとれたシステム設定及び不均衡のシステム設定が考慮される限り、フェージング重大度（ｆ）がＡＢＥＰに異なる影響を有し得ること、曲線の間の異なる関係が認められることも強調している。
【０４５７】
要約すれば、図２６〜２９に示される数値結果より以下の結論が導かれる。  
１．不均衡の無線フェージングチャネルの場合には、ＳＭのＡＢＥＰは良くなる。  
２．ＳＭのＡＢＥＰは、無線リンクのフェージング重大度及びチャネル相関に依存する。
【０４５８】
任意選択的に、少なくとも１つの実施形態では、全ての送信−受信無線リンクの実際の特性を考慮することによって送信器における利用可能電力を最適な方法で分配することを目的とする、ＡＢＥＰに基づく日和見的な電力割り当てメカニズムが説明される。特に、本発明のこの態様に係る方法は、チャネルフェージングが実に理想的に分布しているそれらのシナリオのために不均衡フェージング条件をエミュレートするために、無線リンクを互いの間でより識別可能にすることを助けることになる。
【０４５９】
図３０には、ＳＭ−ＭＩＭＯのためのシステム４０１０が例として示されている。システム４０１０は、送信器４０１６（ＴＸ）における２つの送信アンテナ４０１２、４０１４（ＴＸ１，ＴＸ２）及び受信器４０２０（ＲＸ）における１つの受信アンテナ４０１８によって構成される。システム４０１０は、本明細書において以下に提案される電力割り当て方法の背後にある基本的な根本概念を説明するために用いられる。解析を単純にするために、相関チャネル４０２２、４０２４を有するレイリーフェージングチャネルモデルが考慮されている。しかし、本明細書において概説されている本発明は、任意の無線フェージングチャネル内に展開させ得る一般的なＭＩＭＯ及びＭＩＳＯシステムに適用可能であることが強調される。
【０４６０】
主たる目的は、電力の不均衡と不均等な電力割り当ては互いに等価であることを示すことである。
【０４６１】
本明細書において用いられる記号及び用語は以下のように定義される。説明全体を通じて信号の複素包絡線表現が用いられる。  
ｊは、ユニタリ単位（ｊ＝√−１）である。  
δ（ｔ）は、ディラックのデルタ関数である。すなわち、δ（ｔ）＝１（ｔ＝０）および０（ｔ≠０））
信号ｘ（・）及びｙ（・）の畳み込み演算子は、次式で表される。
【数１３】
2014533030.tif 000015
（・）＊は複素共役を表す。  
｜｜２は絶対値の２乗を表す。  
Ｅ｛・｝は期待値演算子を表す。  
Ｒｅ｛・｝は実数部演算子を表す。  
Ｐｒ｛・｝は確率を意味する。
【０４６２】
Ｇ〜Ｎ（μＧ，μＧ２）は、平均値μＧ及び標準偏差σＧを有するガウス分布確率変数（Ｒａｎｄｏｍ  Ｖａｒｉａｂｌｅ、ＲＶ）である。  
Ａ〜Ｒ（・；σＧ２）は、Ｅ｛Ａ２｝＝２σＡ２であるＲａｌｅｉｇｈ分布ＲＶである
ΡＡＢはＲＶのＡ及びＲＶのＢの相関係数を表す。  
Ｑ関数は、次式で表される。
【数１４】
2014533030.tif 000016
ガンマ関数は、次式で表される。
【数１５】
2014533030.tif 000017
ｍ１及びｍ２は、図３０における送信器（ＴＸ）が発信することができる２つの情報メッセージを表す。  
受信器において推定されるメッセージは、
【数１６】
2014533030.tif 000018
で表す。  
情報メッセージｍ１及びｍ２のために伝送されるエネルギーは、次式でそれぞれ表す。
【数１７】
2014533030.tif 000019
【数１８】
2014533030.tif 000020
ζ１及びζ２は、電力スケーリング変数である。Ｅｍは定数係数である。  
Ｔｍ＝Ｔｍ１＝Ｔｍ２は、両情報メッセージｍ１及びｍ２のための信号送信インターナルを表す。
【０４６３】
アンテナＴＸ１から受信アンテナへのチャネルインパルス応答は、次式で表される。
【数１９】
2014533030.tif 000021
β１、ψ１およびτ１は、は関連無線リンクの利得、位相、及び遅延を表す。
【０４６４】
アンテナＴＸ２から受信アンテナへのチャネルインパルス応答は、類似的に次式で表される。
【数２０】
2014533030.tif 000022
α２、ψ２およびτ２は、は関連無線リンクの利得、位相、及び遅延を表す。  
さらに、第２無線リンクのチャネルの複素利得は、次式で表される。
【数２１】
2014533030.tif 000023
【０４６５】
単純化するために、ただし一般性を失なわずに、レイリーフェージングが両無線リンクＴＸ１−ＲＸ及びＴＸ２−ＲＸのために仮定される。特に、
【数２２】
2014533030.tif 000024
ただし、
【数２３】
2014533030.tif 000025
および
【数２４】
2014533030.tif 000026
【数２５】
2014533030.tif 000027
である。
【０４６６】
τ１およびτ２は独立し、［０，Ｔｍ］内に均等に分布すると仮定されるが、受信器において知られる。すなわち、完全時刻同期が考慮される。
【０４６７】
受信器は、完全なチャネル状態情報（ＣＳＩ）を有すると仮定される。すなわち、２組の３数（β１、ψ１、τ１）および（β２、ψ２、τ２）は、受信器において完全に知られる。ＣＳＩはデータ伝送前の訓練段階の間に得ることができる。
【０４６８】
アンテナＴＸ１及びＴＸ２によって伝送される信号はｓ１（・）及びｓ２（・）によって各々表され、それらは、無線チャネルを通過した後、各々、次式で表される。
【数２６】
2014533030.tif 000028
【数２７】
2014533030.tif 000029
【０４６９】
受信器入力におけるノイズはｎ（・）によって表され、加法性白色ガウス（ＡＷＧ）分布をしており、実数部及び虚数部はどちらも、Ｎ０に等しい両側パワースペクトル密度を有すると仮定される。  
受信器信号はｒ（・）によって表され、次式に等しい。
【数２８】
2014533030.tif 000030
表記を簡単にするために、次式が設定される。
【数２９】
2014533030.tif 000031
【０４７０】
空間変調（ＳＭ）のコンセプトは以下の通りの規則に基づく。  
ｉ）メッセージｍ１が伝送されなければならない場合には、適切に設計された信号ｓ１（ｔ）≠０が送信アンテナＴＸ１のみによって送られる（すなわち、ｓ２（ｔ）＝０）。  
ｉｉ）メッセージｍ２が伝送されなければならない場合には、適切に設計された信号ｓ２（ｔ）≠０が送信アンテナＴＸ２のみによって送られる（すなわち、ｓ１（ｔ）＝０）。  換言すれば、ｍ１又はｍ２のどちらかが送られなければならない場合には、１つの送信アンテナのみが作動される。信号送信時間間隔Ｔｍ毎に作動送信アンテナは１つだけ存在する。更に、作動送信アンテナは、変調されたデータを伝送することも可能とされ、その結果、送信アンテナインデックス、及びその送信アンテナによって伝送される変調された信号の両者によって情報が伝達される。これは、本明細書に記載されている電力割り当て方法に組み込まれている。
【０４７１】
伝送される信号は、ゼロと異なる場合には、純粋な正弦波トーンであることが仮定される。すなわち、
【数３０】
2014533030.tif 000032
【数３１】
2014533030.tif 000033
このような場合には、次式を得る。
【数３２】
2014533030.tif 000034
【０４７２】
ここで、表記の若干の乱用により、両遅延τ１及びτ２が各々、チャネル位相ψ１及びψ２に埋め込まれている。  
その結果、受信される信号は次式になる。
【数３３】
2014533030.tif 000035
【０４７３】
受信器における完全なチャネル知識及び時刻同期を有する最尤（ＭＬ）最適検出器は次式のようになる。
【数３４】
2014533030.tif 000036
ここで、
【数３５】
2014533030.tif 000037
【０４７４】
したがって、チャネルインパルス応答ｈ１（・）及びｈ２（・）を条件とした誤りの確率ＰＥ（・，・）は次式のようになる。
【数３６】
2014533030.tif 000038
いくらかの解析計算の後、以下の結果を得ることができる。
【数３７】
2014533030.tif 000039
これにより、以下の全体的な誤りの確率が得られる。
【数３８】
2014533030.tif 000040
すると、相関レイリーフェージングチャネルを通じたＡＢＥＰは以下のように得ることができる（ＡＢＥＰ＝Ｅｈ１，ｈ２｛ＰＥ（ｈ１，Ｈ２）｝）。
【数３９】
2014533030.tif 000041
ここで、
【数４０】
2014533030.tif 000042
【数４１】
2014533030.tif 000043
【数４２】
2014533030.tif 000044
を定義している。
【０４７５】
式（８）に示される結果は、２つの送信アンテナ間の任意の電力割り当て、すなわち、一般的に、ζ１≠ζ２を考慮している。ζ１＝ζ２＝１と設定することによって、均等な電力割り当て戦略が得られる。
【０４７６】
送信−受信無線リンク間の電力不均衡は不均等な電力割り当てと等価である。これは、以下の事実を考慮することによって容易に証明することができる。  
１．α１及びα２が、以下の通りの確率密度関数（Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＰＤＦ）を各々有するレイリー分布ＲＶ
【数４３】
2014533030.tif 000045
であれば、
【数４４】
2014533030.tif 000046
式（１０）
【数４５】
2014533030.tif 000047
２．この場合、
【数４６】
2014533030.tif 000048
は、依然として、
【数４７】
2014533030.tif 000049
【数４８】
2014533030.tif 000050
に等しいＰＤＦをそれぞれ有するレイリー分布ＲＶである。
【０４７７】
１．及び２．を踏まえると、たとえ、均衡のとれたフェージングシナリオに対応する、σ１＝σ２であっても、式（８）における不均等な電力割り当て、ζ１≠ζ２の正味の影響は、
【数４９】
2014533030.tif 000051
に等しい電力不均衡比を有する不均衡のフェージングシナリオを有することと等価であることになる。その結果、図２６〜２９に示されている、均衡のとれたフェージングシナリオについてのＡＢＥＰは、適切な日和見的な（すなわち、フェージングパラメータにも依存する−例えば、図２８参照）電力割り当て方式を用いて、不均衡のフェージングシナリオのＡＢＥＰの方へ移動させることができる。
【０４７８】
電力割り当てメカニズムを定式化するために、例えば図３０に示されるように、Ｎｔ個の送信アンテナ及び１つの受信アンテナを有する一般的システム設定が考慮されている。ＡＢＥＰの閉形式の正確な式が計算されるならば、任意の数の受信アンテナへの更なる一般化が可能である。仲上ｍフェージング（図２６〜２９において考慮されている同じチャネルモデル）を用いる一般的フェージングシナリオについても考慮する。例示の目的のために、相関がないフェージングチャネルについて、及び完全なチャネル状態情報（ＣＳＩ）を有する受信器についてのＡＢＥＰを考慮することによって、電力割り当て最適化が定式化される。しかし、相関があるフェージングチャネルのため、及び他の準最適受信器アーキテクチャのために同じ方法を用いることができる。
【０４７９】
図３０、３１及び３２において、ａｎ、並びにａ１及びａ２は各々、電力スケーリング変数を表す。更に、ｃ１，２はチャネル間の相関係数を表す。
【０４８０】
送信器４０１６は空間変調器４０２６及び信号変調器４０２８を含む。受信器４０２０において、信号復調器４０３０が配置される。受信器は、チャネル４０２２、４０２４の間の相関係数を求めるチャネル推定器４０３２も含む。これらの相関係数は送信器４０１６へ伝送される。送信器４０１６は、受信器４０２０において求められた相関係数を含むデータ４０３５に基づいて送信アンテナ４０１２、４０１４に割り当てられるべき電力割り当てを決定するための計算器４０３４を含む。送信器４０１６は、決定された電力を送信アンテナ４０１２、４０１４に割り当てるための電力アロケータ４０３６を更に含む。次に、変調された信号が、１度に１つの送信アンテナ４０１２、４０１４から、対応する割り当てられた電力を用いて伝送される。受信器４０２０において、電力割り当てのモデルがモデル生成器４０３８内で生成される。その際には、チャネル推定器４０３２のデータ４０３５が適用される。次に、受信器４０２０に配置された検出器４０４０内で、電力割り当てモデルを用いることによって、送信アンテナ４０１２、４０１４の位置が求められる。
【０４８１】
図示のシナリオでは、ＡＢＥＰは、以下のように閉形式で書くことができる。
【数５０】
2014533030.tif 000052
ここで、
【数５１】
2014533030.tif 000053
と表され、上記のＡＢＥＰは、送信アンテナ間の固定された電力割り当て、すなわち、集合、（ζ１，ζ２，・・・ζＮ１）を条件としていることが強調される。
【０４８２】
更に、我々は以下のように定義している。
【数５２】
2014533030.tif 000054
および、
式（１３）
【数５３】
2014533030.tif 000055
ただし、
【数５４】
2014533030.tif 000056
は、マイヤーＧ関数であり、
【数５５】
2014533030.tif 000057
ただし、ｉ＝１，２，…，Ｎｔである。更に、（ｍｉ，Ωｉ）はｉ番目の無線リンクについての仲上ｍ分布のパラメータである。
【０４８３】
ＡＢＥＰの最適化に基づく最適な日和見的電力割り当てメカニズムは、以下のように解析的に定式化することができる。
【数５６】
2014533030.tif 000058
ここで、総電力は所与の値に固定されており、すなわち、
【数５７】
2014533030.tif 000059
という制約が付加されている。  
式（１４）における最小化は制約付き最適化問題になり、それは解析的又は数値的方法を用いて解くことができる。
【０４８４】
図３１には、本発明に係るシステム４１００の一実施形態が示されている。送信器４１０２は２つの送信アンテナ４１０４、４１０６が設けられ、空間変調器４１０８及び信号変調器４１１０を更に含む。受信器４１１２において、信号復調器１１４が配置される。受信器１１２は受信アンテナ４１１６を有し、電力割り当てシーケンスを例えばルックアップテーブル内に格納するための記憶装置４１１８も含む。送信器４１０２は、送信アンテナ４１０４、４１０６に割り当てられるべき電力割り当てシーケンス４１２２、４１２４が事前決定されるシーケンス事前決定モジュール４１２０を含む。この電力割り当てシーケンス４１２２、４１２４は、送信アンテナから受信器４１１２への任意のデータ伝送の前にランダムに選定され、チャネル条件を考慮しない。送信器４１０２は、事前決定された電力割り当てシーケンスを送信アンテナ４１０４、４１０６に割り当てるための電力アロケータ４１２６を更に備える。次に、変調された信号が送信アンテナ４１０４、４１０６から、すなわち、或る時間間隔において作動している送信アンテナ４１０４、４１０６から、対応する電力割り当てシーケンスを用いて伝送される。より詳細に図示されている、２つの送信アンテナの電力割り当てシーケンス４１２２、４１２４は、あり得る電力割り当てシーケンスの単なる一例である。電力割り当てシーケンス４１２２、４１２４は時間（ｔ）の関数として示されている。それらは、送信アンテナによってそれぞれ異なる階段状の特性を有する。例えば、１番目の時間間隔４１２８においては、第１送信アンテナ４１０４の電力（ａ１）は第２送信アンテナ４１０６の電力（ａ２）よりも低い。次に、２番目の時間間隔４１３０においては、第１送信アンテナ４１０４の電力（ａ１）は第２送信アンテナ４１０６の電力（ａ２）よりも高い。それぞれの送信アンテナ４１０４、４１０６の電力割り当てシーケンス４１２２、４１２４は受信器４１１０へ伝送され、記憶装置４１１８内に記憶される。受信器４１１２は、記憶装置４１１８内に記憶された電力割り当てシーケンスデータを用いることによって作動送信アンテナの位置を検出するための検出器４１３２を更に含む。
【０４８５】
図３２は、本発明に係るシステム４１０１の更なる実施形態を例として示す。本実施形態では図３１に示される実施形態と類似しており、したがって、同様の要素には同じ参照符号が用いられている。しかし、送信アンテナ４１０４、４１０６への電力割り当てシーケンス４１２２、４１２４の割り当ての前にチャネル条件が考慮される。したがって、受信器４１１２はチャネル推定器４１３４を更に含む。チャネル推定器４１３４内で解析されたチャネル情報を包含する訓練データ４１３６が、受信器４１１２から送信器４１０２へ伝送される。チャネル情報は、受信器４１１２において異なる送信アンテナから受信された信号の利得、位相及び／又は遅延を主として含む。訓練データは、送信器４１０２にフィードバックを提供し、それにより、チャネル情報に基づいて電力割り当てシーケンス４１２４、４１２６がランダムに選定される。事前決定された電力割り当てシーケンス４１２４、４１２６は受信器４１１２へ再び伝送され、記憶装置４１１８内に記憶され、そこに、検出器４１３２が作動送信アンテナの位置を求めるためにアクセスできる。
【０４８６】
図３１及び３２に示される実施形態に関しては、ａ１≠ａ２であるようにして、定電力（ａ１，ａ２）が送信アンテナ４１０４、４１０６のそれぞれに割り当てられることも可能である。これらの定電力の間の差はチャネル相関に依存し得る。例えば、差はチャネル相関に正比例し得る。
【０４８７】
本発明の別の態様は、時間直交信号設計支援空間変調（Ｔｉｍｅ−Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｄｅｓｉｇｎ  ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｓｐａｔｉａｌ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＴＯＳＤ−ＳＭ）と呼ばれ、全ての他のＳＭ技法と異なり、送信器におけるアンテナを、送信ダイバーシティを得るために利用することができる、新しい空間変調方法を提案することに焦点を合わせている。ＴＯＳＤ−ＳＭの背後にある基本概念は、伝送される信号を純粋な正弦波トーンに限定するのではなく、それを、無線リンクＴＸ１−ＲＸ及びＴＸ２−ＲＸの異なる伝播遅延（τ１及びτ２）を効果的に利用するために、適当に設計することである。
【０４８８】
本発明の第１の態様と同様に、ＴＯＳＤ−ＳＭは、信号送信間隔Ｔｍ毎に１つの送信アンテナのみが作動されるという主要な仮定を維持する。特に、本態様においても、以下の規則が採用される。  
ｉ）メッセージｍ１が伝送されなければならない場合には、適切に設計された信号ｓ１（ｔ）≠０がアンテナＴＸ２のみによって送られる（すなわち、ｓ１（ｔ）＝０）。  
ｉｉ）メッセージｍ２が伝送されなければならない場合には、適切に設計された信号ｓ２（ｔ）≠０がアンテナＴＸ２のみによって送られる（すなわち、ｓ１（ｔ）＝０）。信号送信間隔Ｔｍ毎に１つの送信アンテナのみが作動されるという仮定は、２つを超えるアンテナにも用いることができる。
【０４８９】
ＴＯＳＤ−ＳＭは、伝送される信号を純粋な正弦波トーンに限定せず、ｓ１（・）及びｓ２（・）は性能改善のために適当に最適化される。特に、新しいＴＯＳＤ−ＳＭのコンセプトは以下の信号設計に依存する（ｓ１（・）及びｓ２（・）がゼロと異なる場合）。
ｓ１（ｔ）＝ｓ２（ｔ）＝ｗ（ｔ）    （１８）
ここで、ｗ（・）は、以下の条件を満たすように選定される一般的信号波形である。
【数５８】
2014533030.tif 000060
【０４９０】
式（１９）における設計条件は、ｗ（・）は、理想的信号設計条件下ではディラックのデルタ関数と仮定することができる、非常にピーク性の強い時間自己相関関数Ｒｗ（・）を有する必要があることを明解に提示している。
【０４９１】
式（１８）によれば、無線チャネル通じた伝播後の信号は以下のように書くことができる。
【数５９】
2014533030.tif 000061
その結果、受信される信号は次式になる。
【数６０】
2014533030.tif 000062
受信器において完全なチャネル知識及び同期を有するＭＬ最適検出器は次式のようになる。
【数６１】
2014533030.tif 000063
ここで、
【数６２】
2014533030.tif 000064
式（５）と同様に、チャネルインパルス応答ｈ１（・）及びｈ２（・）を条件とした誤りの確率ＰＥ（・，・）は次式のようになる。
【数６３】
2014533030.tif 000065
【０４９２】
いくらかの解析計算、並びにτ１≠τ２（すなわち、無線リンクＴＸ１−ＲＸ及びＴＸ２−ＲＸを通じた伝播は異なる遅延を受ける）、であるあらゆる遅延 の対のための式（１９）における直交性条件、すなわち、
【数６４】
2014533030.tif 000066
の利用を経て、以下における結果を得ることができる。
【数６５】
2014533030.tif 000067
これにより、以下の全体的な誤りの確率が得られる。
【数６６】
2014533030.tif 000068
すると、レイリーフェージングチャネルを通じて次式を得ることができる。
【数６７】
2014533030.tif 000069
ここで、我々は、次式を定義している。
【数６８】
2014533030.tif 000070
これは、β＝β１＋β２のＲＶの積率母関数（Ｍｏｍｅｎｔ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ、ＭＧＦ）であり、すなわち、Ｍ（ｓ）＝Ｅ｛ｅｘｐ（−ｓβ）｝である。
【０４９３】
本発明のこの態様の主な利点は、送信ダイバーシティを提供することである。特に、２×１  ＭＩＳＯシステムの場合には、２に等しい送信ダイバーシティ次数が得られる。特に、ダイバーシティ次数は、｜ｓ｜の大きな値についてのＭ（・）の挙動を解析することによって計算することができる。
【数６９】
2014533030.tif 000071
であることは容易に証明することができ、システムのダイバーシティ次数は、｜ｓ｜の負の指数、すなわち、式（２９）における２に等しいことが分かる。
【０４９４】
ダイバーシティ次数がより高くなる結果、誤り確率は、ＳＮＲが増大するにつれて、より急な勾配を有することが期待され、これにより、システムの性能の大幅な改善がもたらされる。本発明のこの態様はチャネル相関に対してもより堅牢であることが分かる。実際、式（２８）における誤り確率は相関係数の２乗値、すなわち、ρ２にのみ依存する。したがって、０≦ρ≦１であるから、ρの増大による性能低下は周知の解決策よりも小さくなることが期待される。ＳＭ方式の性能がρと無関係である周知の解決策とは対照的に、送信ダイバーシティが達成される。
【０４９５】
他のＳＭ方式に関しては、送信器において伝播遅延（τ１、τ２）が知られることが必要とされる場合があろう。必要な場合には、これは、受信器から送信器へのフィードバックチャネルを介して容易に得ることができ、それにより、式（２５）における直交性条件を常に検証することができる。一方で、（１９）における信号設計条件を（τ１、τ２）の対毎に先験的に保証することができる場合には、（２５）における条件は受信器側で対（τ１、τ２）毎に暗黙的に検証されるため、フィードバックチャネルは必要ない。伝播遅延に加えて、又はそれらの代わりに、位相回転、振幅又は周波数等のその他のチャネルシグネチャ（又はスペクトル特性）が用いられてもよい。
【０４９６】
以下に、上述の解析的フレームワークから得られる数値結果が説明される。シミュレーション結果を得るために、以下のシステム設定が用いられる。  
ｉ）σ１＝σ２＝１
ｉｉ）ρ＝｛０．００，０．２５，０．５０，０．７５，０．９９｝
ｉｉｉ）Ｎ０＝−２０４ｄＢＷ／Ｈｚ、及び
ｉｖ）モンテカルロシミュレーションからの誤り確率は、１０４個に等しい誤った検出の個数を必要とすることによって得られる。
【０４９７】
図３３、図３４、及び図３５に、周知のＳＭ方式及び提案されているＴＯＳＤ−ＳＭについての数値結果がそれぞれ示されている。マーカはモンテカルロシミュレーションを示し、実線は解析的モデルを示す。
【０４９８】
特に、図３３は、空間シフトキーイング（ＳＳＫ）と呼ばれ、ｍ１が送られなければならない場合には１つの送信アンテナのみが作動され、ｍ２が送られる必要がある場合には両方の送信アンテナが作動される規則に基づくＳＭ方式の誤り確率を示す。この方式では、伝送される信号は、ゼロと異なる場合には、常に純粋な正弦波トーンである。これは、両遅延（τ１及びτ２）をそれぞれチャネル位相φ１及びφ２内に埋め込むことを可能にする。数値結果より、相関係数の値の増加による性能劣化は観察できないことが確認される。
【０４９９】
図３４には、ｍ１又はｍ２のどちらかが送られなければならない場合には１つの送信アンテナのみが作動される。信号送信間隔Ｔｍ毎に１つの作動送信アンテナのみが存在する規則に基づく、別のＳＭ方式の誤り確率。ＳＳＫ方式と同様に、伝送される信号は、ゼロと異なる場合には、常に純粋な正弦波トーン、すなわち、
【数７０】
2014533030.tif 000072
である。それゆえ、この場合にも、両伝播遅延τ１及びτ２をそれぞれチャネル位相φ１及びφ２内に埋め込むことができる。無線リンク間の空間相関は誤り確率を著しく増大させ得ることが観察される。無線リンクが高い相関を被る場合には、誤り確率は非常に高くなり得る。より詳細には、空間相関に関するＳＮＲ損失は、ρ＝０．２５、ρ＝０．５、及びρ＝０．７５についてそれぞれ１．２４ｄＢ、３ｄＢ、及び６ｄＢである。
【０５００】
図３５には、新しいＴＯＳＤ−ＳＭ方式についての誤り確率が示されている。数値結果より、提案されている発明は他のＳＭ方式よりも高いダイバーシティ次数を示すこと。誤り確率は他の２つの提案よりも急な勾配を示すことが確認される。これにより、他の解決策に対して大幅な性能向上がもたらされる。更に、無線リンクの空間相関は、図３４に関して説明した通りのＳＭ提案よりも大幅に影響が小さいことを観察することができる。
【０５０１】
図３６には、チャネル空間相関の関数としてのそれらの異なる挙動を理解するために、種々のＳＭ提案の間の比較が示されている。以下の事実を観察することができる。
【０５０２】
ｉ）提案されているＴＯＳＤ−ＳＭは、全ての他のＳＭ提案に対して、たとえチャネル相関の存在下であっても、大幅な性能向上をもたらし、それは、独立した無線リンクを通じた他のＳＭ方式よりも良好な誤り確率を提供する。これは、提案されている発明の、フェージングの空間相関に対する堅牢性を如実に示している。
【０５０３】
ｉｉ）空間シフトキーイングに言及するＳＭ提案は、無線リンク同士が無相関である場合には、図９に結果が示されているＳＭ方式よりも性能が劣っている。しかし、チャネル相関の存在下では、状況は逆転する。ＳＳＫの場合のＳＭの方が、図３４に関して結果が示されているＳＭ方式よりも良い誤り確率を与える。
【０５０４】
図３７は、ＴＯＳＤ−ＳＭ方式の一実施形態に係る、ＳＭ−ＭＩＭＯのためのシステム４２００を示す。システム４２００は、２つの送信アンテナ４２０４、４２０６を有する送信器４２０２と、１つの受信アンテナ４２１０を有する受信器４２０８とを備える。送信器４２０２は空間変調器４２１２及び信号変調器４２１４を含む。受信器４２０８は、チャネル４２１８、４２２０を通じて一方の送信アンテナ４２０４、４２０６から受信アンテナ４２１０へ送られた信号を復調するための信号復調器４２１６を含む。チャネル４２１８、４２２０を通じて伝送されるそれぞれの信号は特定の波形を有する。ＴＯＳＤ−ＳＭ方式によれば、信号の波形は、送信器４２０２と受信器４２０８との間の任意のデータ伝送の前に、信号の伝播遅延が変更されるように事前決定される。２つのチャネル４２１８、４２２０の間の伝播遅延の直交対（τ１，τ２）を含む、対応するデータ４２２２が、送信器４２０２に配置された波形計算器４２２４に供給される。次に、事前決定された波形は、送信器４２０２に配置された波形アロケータ４２２６を介して、送信アンテナ４２０４、４２０６によって送られる対応する信号に割り当てられる。受信器４２０８は、波形のモデルが提供されるデータベース４２２８を備える。受信器４２０８は、チャネル４２１８、４２２０の条件の知識、及び波形モデル用いて作動送信アンテナ４２０４、４２０６の位置を検出する検出器４２３０を更に含む。更に、受信器４２０８における時刻同期が考慮される。得られる信号の時間直交設計は、上述したように、誤り確率を減少させる。
【０５０５】
その他の数の送信アンテナ、すなわち送信器における２つを超える送信アンテナ、及び受信器、すなわち受信器における１つを超える受信アンテナ、を同様に用いることができるであろうことに留意されたい。
【０５０６】
上述の送信器、受信器並びに／又は通信システム及び／若しくは方法は上述の他の実施形態と併せて用いられてもよいことは理解されるであろう。
【０５０７】
当業者は、本発明から逸脱することなく、開示されている構成の変形が可能であることを理解するであろう。
【０５０８】
例えば、上述の実施形態は、ＬＥＤ  ２５ａ、２５ｂ、２５ｃを含む光源を用いるシステムに関して説明されているが、その他の光源、特に、出力の変調を可能にする高速な切り替え時間を有する光源、が用いられてもよい。
【０５０９】
加えて、以上においては、強度変調及び具体的にはオンオフキーイングを用いる諸実施形態が説明されているが、空間変調、色変調、マルチレベル強度変調及び同様のもの等の、その他の変調方式が代替的又は追加的に用いられてもよいことは理解されるであろう。
【０５１０】
上述の例はポータブル電子デバイス４０を用いているが、電子デバイスは携帯用である必要はなく、カメラ３５を備え、上述した通りのロールシャッターを実装する能力を有する任意の適切にプログラム可能又は設定可能なデバイスが利用可能であることは理解されるであろう。
【０５１１】
本発明の代替実施形態は、例えば、ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、又は固定ディスク等の、有形のデータ記録媒体上に記憶されるか、あるいは有形の媒体、又は無線媒体、例えば、マイクロ波若しくは赤外線、を通じて伝送されるコンピュータデータ信号の形で具体化される一連のコンピュータ命令である、コンピュータシステムと共に使用するためのコンピュータプログラム製品として実装することができる。一連のコンピュータ命令は上述の機能性の全て又は一部を構成することができ、半導体、磁気、光又はその他のメモリデバイス等の、揮発性又は不揮発性の任意のメモリデバイス内に記憶することもできる。
【０５１２】
好ましい実施形態は特定の機能性をソフトウェアによって実装するが、その機能性は、ハードウェアの形態のみで（例えば１つ以上のＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ、特定用途向け集積回路）によって）あるいは実際にはハードウェア及びソフトウェアの混合によって同様に実装することができるであろうことも当業者はよく理解することができるであろう。それゆえ、本発明の範囲は、ソフトウェアの形態で実装されることにのみ限定されるものとして解釈されるべきではない。
【０５１３】
最後に、添付の請求項は上述の特徴の特定の組み合わせを提示しているが、本発明の範囲は、以下にクレームされている特定の組み合わせに限定されず、代わりに、本明細書において開示されている特徴又は実施形態のあらゆる組み合わせを、その特定の組み合わせが現時点で添付の請求項に具体的に列挙されているか否かにかかわりなく、包含する広さを持つことにも留意されたい。
【図１】
2014533030.tif 000073
【図２】
2014533030.tif 000074
【図３】
2014533030.tif 000075
【図４】
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【図５】
2014533030.tif 000077
【図６】
2014533030.tif 000078
【図７】
2014533030.tif 000079
【図８】
2014533030.tif 000080
【図９】
2014533030.tif 000081
【図１０】
2014533030.tif 000082
【図１１】
2014533030.tif 000083
【図１２】
2014533030.tif 000084
【図１３】
2014533030.tif 000085
【図１４】
2014533030.tif 000086
【図１５】
2014533030.tif 000087
【図１６】
2014533030.tif 000088
【図１７】
2014533030.tif 000089
【図１８】
2014533030.tif 000090
【図１９】
2014533030.tif 000091
【図２０】
2014533030.tif 000092
【図２１】
2014533030.tif 000093
【図２２】
2014533030.tif 000094
【図２３】
2014533030.tif 000095
【図２４】
2014533030.tif 000096
【図２５】
2014533030.tif 000097
【図２６】
2014533030.tif 000098
【図２７】
2014533030.tif 000099
【図２８】
2014533030.tif 000100
【図２９】
2014533030.tif 000101
【図３０】
2014533030.tif 000102
【図３１】
2014533030.tif 000103
【図３２】
2014533030.tif 000104
【図３３】
2014533030.tif 000105
【図３４】
2014533030.tif 000106
【図３５】
2014533030.tif 000107
【図３６】
2014533030.tif 000108
【図３７】
2014533030.tif 000109
【国際調査報告】
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2014533030.tif 000111
2014533030.tif 000112
2014533030.tif 000113
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