特許 7142687 電離圏の直接感知に基づく送信の調整

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-15

(45)【発行日】2022-09-27

(54)【発明の名称】電離圏の直接感知に基づく送信の調整

(51)【国際特許分類】

   H04B 1/04 20060101AFI20220916BHJP

   H04B 7/15 20060101ALI20220916BHJP

   H04B 17/30 20150101ALI20220916BHJP

【ＦＩ】

H04B1/04 Z

H04B7/15

H04B17/30

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2020519791

(86)(22)【出願日】2018-10-03

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-12-17

(86)【国際出願番号】 US2018054165

(87)【国際公開番号】W WO2019070857

(87)【国際公開日】2019-04-11

【審査請求日】2021-09-08

(31)【優先権主張番号】62/567,802

(32)【優先日】2017-10-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】517203682

【氏名又は名称】スカイウェイブ・ネットワークス・エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100120112

【氏名又は名称】中西 基晴

(74)【代理人】

【識別番号】100119781

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 彰吾

(72)【発明者】

【氏名】バビック，ケビン・ジェイ

【審査官】前田 典之

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０６７８８８１５（ＣＮ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０９４３９２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１７３３６０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０５９４３６２９（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２００９－０６９９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０６９９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１２２１００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ １／０４

Ｈ０４Ｂ ７／１５

Ｈ０４Ｂ １７／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

空間波伝搬を使用してデータ送信経路を介して電磁波としてデータ送信（data transmission）を送る第１の通信ノードであって、前記データ送信経路は、前記データ送信の前記電磁波が電離圏によって反射される反射ポイントを含む、第１の通信ノードと、
前記第１の通信ノードから前記データ送信を受信する第２の通信ノードと、
前記第１の通信ノードからの前記データ送信の前記反射ポイントでの電離圏データを収集するように構成された大気圏センサと、
前記データ送信経路を介して前記データ送信を送信すべき最適動作周波数を判定するための送信周波数モデルと
を含み、前記送信周波数モデルは、前記最適動作周波数を判定するために入力として前記大気圏センサによって測定された前記電離圏データを使用する、システム。

【請求項2】

前記大気圏センサは、イオノゾンデ（ionosonde）を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記大気圏センサは、前記第１の通信ノードからの前記データ送信の前記反射ポイントでの気象条件データを収集するように構成される、請求項１または２に記載のシステム。

【請求項4】

前記送信周波数モデルは、前記最適動作周波数を判定するために入力として前記大気圏センサによって測定された前記気象条件データを使用する、請求項３に記載のシステム。

【請求項5】

前記反射ポイントは、海洋の上に配置され、前記大気圏センサは、海洋構造物上に配置される、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項6】

前記データ送信経路は、少なくとも２つの反射ポイントを含み、それぞれの大気圏センサは、前記反射ポイントのそれぞれでの電離圏データを収集するように構成される、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項7】

前記第１の通信ノードは、前記データ送信経路を介してコンテンツを公にブロードキャストするブロードキャストモードで動作するように構成され、
前記センサは、前記データ送信経路を介してブロードキャストされた信号の劣化を監視するように構成される、
請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項8】

前記大気圏センサは、前記反射ポイントの真下に位置決めされる、請求項１から７のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項9】

前記送信周波数モデルは、送信されるデータ信号を符号化するのに、前記大気圏センサによって測定された電離圏データを使用する、請求項１から８のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項10】

前記送信周波数モデルは、送信されたデータ信号を復号するのに、前記大気圏センサによって測定された前記電離圏データを使用する、請求項１から９のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項11】

前記最適動作周波数は、空間波伝搬を介する最も一貫した（consistent）通信経路を提供する周波数である、請求項１から１０のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項12】

空間波伝搬中に電波の反射ポイントの位置を判定するステップと、
センサを使用して前記反射ポイントでの大気圏条件データを測定するステップと、
データ信号の送信に関する最適動作周波数を判定するために、前記センサから収集された前記大気圏条件データを送信周波数モデルに入力するステップと、
前記送信周波数モデルによって判定された前記最適動作周波数で空間波伝搬によってデータストリームを送信するステップと
を含む方法。

【請求項13】

前記センサは、前記反射ポイントでの電離圏条件を測定する、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記センサは、電離圏の高さを測定する、請求項１２または１３に記載の方法。

【請求項15】

前記センサは、イオノゾンデである、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項16】

前記センサは、前記反射ポイントでの気象条件を測定する、請求項１２から１５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項17】

前記センサは、前記反射ポイントでの電離圏条件および気象条件を測定する、請求項１２から１６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項18】

前記センサは、海洋構造物上に位置決めされる、請求項１２から１７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項19】

前記センサから収集された大気圏条件データに基づいて、前記送信されるデータストリームを符号化するステップ
をさらに含む、請求項１２から１８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項20】

前記センサから収集された大気圏条件データに基づいて、前記送信されるデータストリームを復号するステップ
をさらに含む、請求項１２から１９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項21】

デジタルブロードキャスト信号としてオーディオコンテンツを公にブロードキャストするステップと、
デジタルブロードキャストデータを収集するために前記センサを使用して前記デジタルブロードキャスト信号を監視するステップと、
前記デジタルブロードキャストデータを前記送信周波数モデルに入力するステップと
をさらに含む、請求項１２から２０のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願発明の一実施例は、例えば、電離圏の直接感知に基づく送信の調整に関する。

【背景技術】

【0002】

電磁波の空間波伝搬は、長距離にわたるデータの相対的に低レイテンシの送信を可能にする。これらの電磁波は、当初に空に向けられ、最終的に、大気圏の十分に電離された部分すなわち電離圏から屈折されて、地球の表面に向かって戻って向けられる。しかし、電離圏の条件は、時刻、太陽フレア、および気象条件を含む複数の要因に起因して、常に変化している。電離圏でのこれらの変化は、空間波伝搬によるデータ送信の特性に影響する可能性がある。電離圏データのパブリック供給源が使用可能であるが、これらの供給源は、データ送信の所望の経路からはるかに離れた電離圏条件を測定する可能性があり、したがって、不正確であるとわかる場合がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本願発明の一実施例は、例えば、電離圏の直接感知に基づく送信の調整に関する。

【課題を解決するための手段】

【0004】

いくつかの通信システムでは、政府機関によって提供されるイオノゾンデデータなどのイオノゾンデネットワークが、電離圏をモデル化するのに使用され得る。しかし、これらのネットワークシステム内のイオノゾンデは、問題の反射ポイントでの特定の電離圏条件に直接には関係しない。この現在のシステムは、データ送信経路に沿った反射ポイントまたは他の重要なエリアでデータを収集するために、イオノゾンデならびに他のセンサを直接に位置決めする。一特定の態様では、イオノゾンデは、無線信号の反射ポイントのうちの１つまたは複数の真下に位置決めされる。別の例では、気象センサアレイが、無線伝送に悪影響する可能性がある稲妻または他の条件などの気象条件を感知するのに使用され得る。

【0005】

これらの様々なポイントで感知された電離圏条件および環境条件に基づいて、この情報ならびに他の情報は、周波数がいつ切り替えられるべきかをモデル化し、選択すると同時に信号の復号を助けるのに使用され得る。一特定の例では、イオノゾンデは、海洋の特定の反射ポイントの下に配置された電離圏条件を継続的に監視するために、船、風船、石油掘削装置、または他の構造物上に位置決めされる。他の変形形態では、様々な局が、経路に沿った信号の劣化および周波数をモデル化するために、経路に沿って音楽を送信するブロードキャストモード中などに、デジタルブロードキャスト信号を監視するのに使用され得る。次に、このデータを用いて、本システムは、通信に悪影響する可能性がある将来の電離圏条件および他の条件を予測することができる。この情報に基づいて、通信回路の複数の異なる態様が、制御され得る。たとえば、このデータは、いつ異なるチャネルに切り替えるべきか、および次のチャネルとしてどのチャネルを選ぶべきかを選ぶのに使用され得る。この情報は、送信される信号を符号化し、かつ／または復号するのにも使用され得る。

【0006】

電離層条件などの複数の要因を条件として、送信の信号対雑音比を高めるための最適のまたは使用可能な周波数は、変化する可能性がある。たとえば、最適送信周波数は、送信が２ホップ経路または３ホップ経路のいずれであったのかに応じて変化する可能性がある。電離圏の高さおよび条件を信号強度および雑音などの他の測定値と一緒に測定することによって、送信周波数が、レイテンシおよび／またはエラーを減らすためにアップデートされ得る。ある形の最適周波数は、イオノゾンデによって測定された電離圏条件に少なくとも部分的に基づいて選択される。１つまたは複数のイオノゾンデからの測定値に応じて、周波数は、エラーを減らし、かつ／またはレイテンシを短縮するために切り替えられ得る。より大きい到来角は、信号の空間波移動経路が、より短い２ホップ経路ではなく相対的により長い３ホップ経路を介したことを示す。より長い長さを有する３ホップ経路は、通常（必ずではないが）、２ホップ経路と比較してより大きい歪みおよび／またはレイテンシを経験する。イオノゾンデは、本システムが適当な調整を行えるように、信号が受信時にどれほど形がよいのかを判定するのに使用され得る。一例では、イオノゾンデ読みに少なくとも部分的に基づいて、本システムは、特定のしきい値が到達されるか超えられる時に、より少数のホップを有する経路（すなわち、より短い経路）に切り替えるように構成され、またはバイアスを与えられる。逆に、信号が少なくとも部分的にイオノゾンデ読みに基づいて判定されるしきい値未満になる時に、一変形形態のシステムは、より多くのホップを有する信号を受信するために戻って切り替わる。一形態のシステムは、より多数のホップを介して移動する信号に、より少数のホップを介して送信された信号より短いパケット長を使用する。一形態では、パケットサイズは、送信角度および／または到来角に応じて、全般的に逆に変化する。たとえば、３ホップ経路のパケットサイズは、２ホップ経路のパケットサイズより短い。

【0007】

本システムは、金融取引戦略の実行を参照して説明されるが、このシステムおよび技法は、時間および帯域幅が関心事項である他の状況または産業において使用され得る。たとえば、このシステムは、リモートな外科診断もしくは医療診断、科学機器また研究（たとえば、天文学または物理学）、分散されたグローバルコンピュータネットワークの制御、および／または軍事応用の実行に使用され得る。このシステムおよび技法は、たとえば、地震／津波早期警報システムへの組込みに適合され得る。ある種のリモート深海地震センサは、地震の深刻さおよびタイプに応じて、指定された人口集中地および関連するインフラストラクチャを保護するためのアクションの複雑なカスケードを開始するために信号を提供することができる。たとえば、地震（または結果の津波）の検出時に、センサまたは監視センタは、状況を軽減するために、原子炉に即座にスクラムさせ、かつ／または送電網に緊急インフラストラクチャに電力を再ルーティングさせる信号を送信することができる。別の例では、本技法は、通信システム自体に対する基礎になる保守または機能強化に使用され得る。非限定的な例として、ファイルが通常は大きいので、受信機局（または送信機局）のモデム、アンテナ、および／または他の機器をプログラムし、かつ／または再プログラムするコードは、光ファイバケーブルなどの高帯域幅、高レイテンシリンクに沿って送られ得る。その代わりにまたはそれに加えて、コードの一部または全て全てが、空間波伝搬（たとえば、ラジオ）を介して、および／またはマイクロ波などの見通し線送信を介して送られ得る。コードは、様々な状況に応じて機器を制御する１つまたは複数のプログラム、ライブラリ、データ、および／またはサブルーチンを含むことができる。送信機局は、空間波伝搬を介して、受信機局の機器を変更しまたは再プログラムするために実行すべきコードの全て全てまたは一部を選択するために、受信機にトリガ信号を送ることができる。たとえば、コードは、レイテンシ、電力消費、および／またはエラーを減らす（かつ／または帯域幅を増やす）ためなど、特定の特性に関して受信機局を同調するのに使用され得る。これらの同調特性は、ある種の動作条件、時刻、および／または環境特性の下で良好には働かないトレードオフを含む可能性がある。たとえば、コード内の１つのサブルーチンが、レイテンシ短縮のために最適化され、別のサブルーチンが、エラー削減のために最適化され、さらに別のサブルーチングが、電力節約のために最適化されている可能性がある。この例のトリガ信号は、その特定の時の必要に応じて受信機を再プログラムするためにこれらのサブルーチンのうちの１つを選択するのに使用され得る。結果の変更は、機器の機能を変更するソフトウェア変更、ならびに／またはアンテナシステムの高さおよび／もしくは角度に対する変更などの機器に対する物理的変更とすることができる。その後、その時の必要に応じて、異なるサブルーチン、プログラム、データ、および／またはコードのエリアが、トリガ信号を介して選択され得る。コードに対するアップデートまたは変更は、周期的に、継続的に、または必要に応じて送られ得る。

【0008】

本発明のさらなる形式、目的、特性、態様、利益、利点、および実施形態は、詳細な説明およびこれに添付して提供された図面から、明らかとなるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】通信リンクのうちの１つが空間波伝搬を使用する、別々の通信リンクでデータを送信するためのシステムの概略図である。

【図2】図１の空間波伝搬をさらに示す概略図である。

【図3】図１の空間波伝搬において、地上をベースとしたリピータの使用を示す概略図である。

【図4】図１の空間波伝搬において、飛行中のリピータの使用を示す概略図である。

【図5】図１に示された電離層を含む大気におけるさらなる層を示す概略図である。

【図6】図５に示された大気の様々な電離層を示す概略図である。

【図7】図１～図６に全体的に示された空間波伝搬のさらなる詳細を示す概略図である。

【図8】図１の空間波伝搬における反射ポイントでのセンサの使用を示す概略図である。

【図9】図１の通信ノードの追加の詳細を示す概略図である。

【図10】空間波伝搬を使用してデータを送信する方法を示す流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の諸原理の理解を促すために、ここで参照が図面に示された実施形態に対して行われ、特有の言語が、同じものを説明するために使用される。しかしながら、本発明の範囲は、それによって制限されるものではないことが理解されよう。説明された実施形態の中のいかなる代替形態、およびさらなる変更形態、ならびに本明細書で説明されたような本発明の諸原理の任意のさらなる適用例は、本発明が関係する当業者に対して通常発生するであろうものとして意図される。本発明に関係のないいくつかの特性は、明快にするために示されないことがあるということが当業者には明らかであろうが、本発明の１つの実施形態は、極めて詳細に示される。

【0011】

図１は、１００において、低レイテンシ、低帯域幅の通信リンク１０４を介してデータを、および高レイテンシ、高帯域幅の通信リンク１０８を介して別個のデータを転送するように構成されたシステムの１つの例を示す。通信リンク１０４および１０８は、第１の通信ノード１１２と第２の通信ノード１１６の間の別個の接続を提供する。低レイテンシの接続１０４は、空間波伝搬を介して自由空間を通過する電磁波１２４を使用してデータを送信するように構成されてもよい。電磁波１２４は、第１の通信ノード１１２内の送信機によって生成され、伝送回線１３６に沿ってアンテナ１２８まで通過してもよい。電磁波１２４は、アンテナ１２８によって放射されてもよく、大気１２０の電離した部分に遭遇する。次に、この放射された電磁エネルギーは、大気１２０の電離した部分によって屈折されることがあり、波１２４の向きを地球の方へ変化させる。波１２４は、伝送回線１４０によって第２の通信ノード１１６に結合された受信アンテナ１３２によって受信されてもよい。図１に示されたように、送信通信ノードは、電磁エネルギーを搬送するための１つまたは複数の伝送回線を必要とせずに地球表面をわたって電磁エネルギーを長距離送信するために空間波伝搬を使用してもよい。

【0012】

また、データは、高レイテンシの通信リンク１０８を使用して通信ノード１１２と１１６との間で送信されてもよい。図１に示されたように、高レイテンシの通信リンク１０８は、海洋または他の水域の下または中を通過すること含むこともある地球を通過する伝送回線１４４を使用して実施されてもよい。図１に示されたように、高レイテンシの通信リンクは、リピータ１５２を含んでもよい。図１は、任意の適切な数のリピータ１５２が使用されてもよいが、伝送回線１４４に沿う４つのリピータ１５２を示す。また、伝送回線１４４は、リピータを全く有さなくてもよい。図１は、第１の通信ノード１１２から第２の通信ノード１１６へ情報を送信する通信リンク１０４を示すが、送信されたデータは、通信リンク１０４、１０８に沿って双方向に通過してもよい。

【0013】

クライアント１６０は、第１の通信ノード１１２への接続１６４を有することができる。クライアント１６０は、接続１６４を介して第１の通信ノード１１２に命令を送ることができる。第１の通信ノード１１２では、命令は、低レイテンシリンク１０４または高レイテンシリンク１０８のいずれかまたは両方によって、第２の通信ノード１１６に送られるよう準備される。第２の通信ノード１１６は、接続１７２によって命令プロセッサ１６８に接続され得る。クライアント１６０は、ある距離にわたって命令を送ることを望む、任意の会社、グループ、個人、またはエンティティとすることができる。命令プロセッサ１６８は、これらの命令を受信しまたはこれに作用することを意図された、任意の会社、グループ、個人、またはエンティティとすることができる。いくつかの実施形態では、クライアントが送信されるべきデータを通信ノード１１２から直接に送ることができるので、または、通信ノード１１６が、命令プロセッサ１６８に直接に接続され得るので、接続１６４および１７２が不必要である場合がある。システム１００は、所望される任意の種類の低レイテンシデータ送信に使用され得る。一例として、クライアント１６０は、リモートに働く医師または外科医とすることができ、命令プロセッサ１６８は、患者に影響を与えるロボット機器とすることができる。

【0014】

いくつかの実施形態では、クライアント１６０は、金融商品商人とすることができ、命令プロセッサ１６８は、証券取引所とすることができる。商人は、特定の時にある有価証券または債権を売買する命令を証券取引所に供給することを望む場合がある。その代わりにまたはそれに加えて、命令は、商人および／またはニュース組織もしくは政府などの第三者組織によって供給されるニュースおよび／または他の情報の形とすることができる。商人は、第１の通信ノード１１２に命令を送信することができ、第１の通信ノード１１２は、その命令および／またはニュースをアンテナ１２８、１３２を使用してまたは伝送回線１４４によって、第２の通信ノードに送る。証券取引所は、その後、命令および／またはニュースの受信時に、商人によって望まれたアクションを処理することができる。

【0015】

システム１００は、取引戦略が１秒の分数内に取引を実行するためにコンピュータ上で実行される、高頻度取引に有用である可能性がある。高頻度取引では、ほんの数ミリ秒の遅延が、商人に数百万ドルのコストをかけされる場合があり、したがって、取引命令の送信の速度は、送信されるデータの正確さと同様に重要である。いくつかの実施形態では、商人は、商人が取引を実行する前のある時に、高レイテンシ、高帯域幅通信リンク１０８を使用して、証券取引所の非常に近くに配置された通信ノード１１６に、取引を実行するために事前にセットされた取引命令または条件を送信することができる。これらの命令または条件が、大量のデータの送信を必要とする場合があり、より高帯域幅の通信リンク１０８を使用してより正確に配送される場合がある。また、命令または条件が、取引の実行が望まれる時より前の時に送られる場合には、より高レイテンシの通信リンク１０８が供され得る。

【0016】

命令の最終的な実行は、命令が記憶されるシステムに商人がトリガデータを送信することによって達成され得る。その代わりにまたはそれに加えて、トリガデータは、商人および／または別々の第三者組織によって供給されるニュースおよび／または他の情報を含むことができる。トリガデータの受信時に、取引命令が、証券取引所に送られ、取引が実行される。送信されるトリガデータは、一般に、命令よりはるかに少量のデータであり、したがって、トリガデータは、低レイテンシ、低帯域幅の通信リンク１０４を介して送られ得る。トリガデータが通信ノード１１６で受信される時に、特定の取引に関する命令が、証券取引所に送られる。高レイテンシ通信リンク１０８ではなく低レイテンシ通信リンク１０４を介するトリガデータの送出は、所望の取引ができる限り素早く実行されることを可能にし、同一の金融商品を取引する他の当事者に対する時間優位を商人に与える。

【0017】

図１に示された構成は、さらに図２に示され、ここで、第１の通信ノード１１２および第２の通信ノード１１６は、地理的に互いからリモートであり、地球（１５６）の表面のかなりの部分によって隔てられている。地球の表面のこの部分は、１つまたは複数の大陸、海洋、山脈、または他の地理的区域を含んでもよい。たとえば、図１～７における、跨られた距離は、単一の大陸、複数の大陸、１つの海洋、および類似物をカバーしてもよい。１つの例では、第１の通信ノード１１２は、アメリカ合衆国のイリノイ州シカゴにあり、第２の通信ノード１１６は、連合王国のイングランドのロンドンにある。別の例では、第１の通信ノード１１２は、ニューヨーク州ニューヨーク市にあり、第２の通信ノード１１６は、カリフォルニア州ロサンゼルスにあり、両市は、北アメリカにある。満足のいくレイテンシおよび帯域幅をもたらすことができる距離、通信ノード、および通信リンクの任意の適切な組合せが想像される。

【0018】

図２は、空間波伝搬によって、電磁エネルギーが長距離を渡ることができるということを示す。空間波伝搬を使用すると、低レイテンシの通信リンク１０４は、地球に向けて電磁波１２４を屈折させるように十分に電離した大気１２０の一部に電磁波１２４を送信する。次に、この波は、地球の表面によって反射され、上層大気１２０の電離した部分に戻されることがあり、ここで、波は、再び地球に向けて屈折されることもある。このように、電磁エネルギーは、繰り返し「跳躍」することが可能であり、低レイテンシ、低帯域幅の信号１２４が、非空間波伝搬によってカバーされ得る距離よりもかなり遠い距離をカバーすることを可能にする。

【0019】

図１に示されたシステムの別の例が、図３に出ており、ここで、図１および図２に対して論じられた空間波伝搬は、リピータ３０２および３０６を使用して強化されてもよい。この例では、第１のリピータ３０２は、アンテナ１２８から発する低レイテンシの通信信号を受信してもよい。信号は、電離された領域１２０によって屈折され、地球に戻されることがあり、ここで、信号は、リピータ３０２によって受信され、空間波伝搬を介して再送信されてもよい。屈折された信号は、リピータ３０６によって受信され、アンテナ１３２を介して第２の通信ノード１１６に空間波伝搬を使用して再送信されてもよい。２つの中継局が、図３に示されているが、地上の中継局３０２の任意の適切な数、構成、または位置決めが考えられる。リピータ３０２、３０６の数の増加は、大気ミッションの広範な配列の中を比較的遠い距離をわたって低レイテンシの信号を送信する機会をもたらすことができるが、信号を受信し、再送信するリピータ回路網の物理的な制限が、低レイテンシの通信リンク１０４にさらなるレイテンシを追加することがある。

【0020】

図４は、図１に示されたシステムの別の例を示し、ここで、第１の通信リンクに沿った１つまたは複数のリピータは、航空機、飛行船、気球、または大気中で空中にリピータを維持するように構成された他のデバイス４１０の中など、飛行中である。この例では、アンテナ１２８を介して第１の通信ノード１１２から送信された信号は、見通し線通信４０２として、または本明細書の他の場所で説明されたように、空間波伝搬によって飛行中のリピータ４１４によって受信されてもよい。信号は、飛行中のリピータ４１４によって受信され、見通し線通信４０６として、または低レイテンシのリンク１０４に沿って空間波伝搬によって第２の通信ノード１１６に再送信されてもよい
空間波伝搬に関するさらなる詳細が、図５～図７に示される。開示されたシステムと上層大気の様々な層との関係が、図５に示される。無線転送のために、上層大気の層は、対流圏５０４、成層圏５０８、および電離圏５１２などの連続的に高くなる層に、図示のように、分割されてもよい。

【0021】

電離圏は、高濃度の電離した粒子を含むという理由からそのように命名されている。地球から最も遠い電離圏におけるこれらの粒子の密度は、非常に小さく、地球に比較的近い電離圏の区域では漸進的に高くなる。電離圏の上層の領域は、高エネルギーの紫外線放射を含む、太陽からの強力な電磁放射によって活発化される。この太陽放射は、空気を自由電子、陽イオン、および陰イオンに電離させる。上部電離圏における空気分子の密度が小さくても、宇宙からの放射粒子が非常に高エネルギーなので、存在する比較的少ない空気分子を大規模に電離させる。電離は、空気が濃くなるにつれて強度を弱めながら電離圏を通じて下方にまで及び、したがって、最高水準の電離は、電離圏の上端で発生する一方、最低水準の電離は、電離圏の比較的低い部分で生じる。

【0022】

さらに、電離圏５１２の上端と下端との間のこのような電離における差が、図６に示される。電離圏は、図６に示され、３つの層は、最も低いレベルから最も高いレベルまで、個々に、Ｄ層６０８、Ｅ層６１２、およびＦ層６０４と呼ばれている。さらに、Ｆ層６０４は、６１６におけるＦ１（より高い層）、および、６２０におけるＦ２（より低い層）と呼ばれる２つの層に分割されることがある。電離圏における層６１６および６２０の存在の有無、および、それらの地球上の高さは、太陽の位置と共に変化する。正午に、電離圏を通過する太陽６２４からの放射は、最大であり、日没時に次第に弱まり、夜間に最低となる。放射がなくなると、多くのイオンが再結合し、Ｄ層６０８およびＥ層６１２を消失させ、さらに、夜間、Ｆ１層６１６およびＦ２層６２０を単一のＦ層６０４に再結合させる。太陽の位置は、地球上の所与の地点に対して変化するので、電離圏５１２の層６０８、６１２、６１６、および６２０の正確な特徴は、予測することが極めて困難になることもあるが、実験によって特定されてもよい。

【0023】

電波が空間波伝搬を使用してリモートな場所に到達する能力は、（存在する時の）層６０８～６２０におけるイオンの密度、送信された電磁エネルギーの周波数、および送信角度などの様々な要因に依存する。たとえば、電波の周波数が徐々に増加された場合に、電離圏５１２の最小の電離層であるＤ層６０８によって電波が屈折される可能性のない点に到達する。波は、Ｄ層６０８を通り、Ｅ層６１２まで存続することもあり、ここで波の周波数が依然として大きすぎるので、同様にこの層を通過する信号を屈折させることができないこともある。波１２４は、地球に向けて曲げられる前に、Ｆ２層６２０まで、および、場合によっては、同様にＦ１層６１６まで、存続することもある。場合によって、周波数は、あらゆる屈折が発生することを不可能にする臨界周波数を超えることもあり、電磁エネルギーが地球の大気圏外へ放射されることを引き起こす（７０８）。

【0024】

このように、一定の周波数を超えて垂直に送信された電磁エネルギーは、宇宙まで続き、電離圏５１２によって屈折されない。しかし、一部の臨界周波数より低い波には、伝搬角度７０４が垂直よりも小さい場合に、屈折されることがあるものもある。また、伝搬角度７０４を小さくすることによって、跳躍距離７２４を渡り、リモートアンテナ１３２に到達することを可能にする跳躍帯７２０の範囲内で、アンテナ１２８によって送信された電磁波１２４は、地球の表面に向けて屈折されることが可能になる。このように、一定の跳躍距離７２４を越えて空間波伝搬が成功する機会は、さらに、送信角度および周波数に依存し、したがって、最大使用可能周波数は、電離圏の条件、所望の跳躍距離７２４、伝搬角度７０４と共に変化する。また、図７は、地表波の信号および／または見通し線の信号７１６などの非空間波伝搬が、跳躍距離７２４を渡る可能性がないということを示す。

【0025】

電磁波の送信の特性は、雷雨、太陽嵐、または時刻もしくは季節などの環境条件に起因する電離圏の変化に応じて変化する可能性があるので、大気圏内の電磁波が屈折するポイントで電離圏条件を直接に測定することが望ましい可能性がある。図８に示されているように、センサ８０４は、これらの反射ポイント８０８のそれぞれでデータを収集するように位置決めされ得る。各センサ８０４は、反射ポイント８０８がセンサ８０４の真上になるように位置決めされる。しかし、他の実施形態では、センサ８０４は、センサ８０４と反射ポイント８０８との間の直接経路が垂直線を形成しないように位置決めされ得る。

【0026】

センサ８０４は、反射ポイント８０８など、ある種の大気圏位置で、電離圏の高さなどの電離圏条件を判定する電離圏センサとすることができる。使用され得る電離圏センサの１タイプが、イオノゾンデである。イオノゾンデは、短波送信機と送信機の周波数を追跡できる受信機とを含む。イオノゾンデは、一般にその位置から垂直に上向きに、大気圏に電磁波の短いパルスを送信し、短波範囲内に配置された周波数を通って掃引する。これらのパルスは、変化する高さで電離圏から屈折し、受信機に戻る。屈折された電磁波は、異なる周波数での電磁波の屈折の高さを計算するために送信と受信との間の時間を再検討する制御システムによって分析され得る。

【0027】

いくつかの実施形態では、センサ８０４は、雲量、稲妻、または電磁波送信に影響する可能性がある他の気象条件などの気象条件を監視できる気象センサを含むこともできる。一部のセンサ８０４は、大気圏内の所望の位置で電離圏条件と気象条件との両方を監視する能力を有する場合がある。たとえば、センサ８０４は、イオノゾンデおよび稲妻検出器を含むことができる。

【0028】

一例として、図８に示されているように、データが、イリノイ州シカゴから英国ロンドンまでなど、長距離にわたって送信されることが望まれる場合がある。送信が複数のホップを含む場合があり、その結果、データが電離圏から屈折される複数の反射ポイントが生じる。データの正確な送信を保証するためには、反射ポイント８０８のそれぞれで電離圏条件と気象条件とを監視することが望ましい可能性がある。いくつかの電離圏データが、たとえばアメリカ海洋大気庁（ＮＯＡＡ）または他の政府機関から、公に入手可能である。しかし、このデータは、必ずしも、所望のデータ送信経路の反射ポイント８０８から収集されたものではない可能性がある。反射ポイント８０８以外の位置からの電離圏データは、データの成功の送信を保証するのに十分に正確ではない場合がある。したがって、送信する当事者は、送信品質に影響する電離圏条件および他の条件を監視するために、ラジオ送信経路の反射ポイント８０８を事前に判定し、その反射ポイント８０８にセンサ８０４を配置することができる。

【0029】

図８に示されているように、反射ポイント８０８の一部は、陸塊に配置され得る。これらの位置で、センサ８０４は、反射ポイント８０８の下に配置された、地面または建物もしくは他の構造物に位置決めされ得、センサ８０４が反射ポイント８０８での条件を測定することを可能にする。ラジオ送信経路の他の反射ポイント８０８は、大きい湖または海洋など、水の上に位置決めされ得る。この状況では、センサ８０４は、水上で、反射ポイント８０８の下に配置されたボート、プラットフォーム、石油掘削装置、風船、または何らかの他の構造物に固定され得、センサ８０４が反射ポイント８０８での条件を測定することを可能にする。

【0030】

センサ８０４から収集されたデータは、システム１００によって送信されるデータの送信品質および正確さを改善するのに使用され得る。図９は、システム１００からの通信ノード１１２および１１６のような通信ノード９００のさらなる態様の１つの例を示す。通信ノード９００は、通信ノード９００の様々な態様を制御するためにプロセッサ９０４を含むことができる。プロセッサは、ルール、コマンドデータ９２０、またはヒストリカル送信データ９２２を格納するのに役立つメモリ９１６に結合されてもよい。また、ユーザ入力を受け入れ、ユーザに出力をもたらす（Ｉ／Ｏ）ためのデバイス（９２４）が含まれてもよい。これらのデバイスは、キーボードもしくはキーパッド、マウス、フラットパネルモニタ、および類似物などのディスプレイ、プリンタ、プロッタ、もしくは３Ｄプリンタ、カメラ、またはマイクロフォンを含んでもよい。ユーザＩ／Ｏのための任意の適切なデバイスが、含まれてもよい。また、ノード９００は、プロセッサ９０４に応答し、通信ネットワーク９３６に結合されたネットワークインターフェース９３２を含んでもよい。セキュリティモジュール９２８が、同様に含まれてもよく、通信ノード９００間を通過する際に、第三者がデータを傍受、ジャミング、または変更する機会を低減または除去するために使用されてもよい。１つの例では、通信ノード９００は、ノード９００の様々な態様の相互作用を制御するためのソフトウェアを実行するコンピュータとして実施される。

【0031】

ネットワークインターフェース９３６は、コマンドデータ９２０、または、トリガシステム９４０から渡され得るトリガデータなどのデータを送り、受信するように構成されてもよい。通信ネットワーク９３６は、インターネットなどのネットワークに結合され、空間波伝搬を使用せずにデータを送り、受信するように構成されてもよい。たとえば、通信ネットワーク９３６は、光ファイバ、または、前図に示された伝送回線１４４と同様の、地球に沿って走る他の伝送回線でデータを送信し、受信してもよい。

【0032】

ノード９００は、プロセッサ９０４に応答し、ラジオ周波数通信インターフェース９１２に結合された第２のネットワークインターフェース９０８を含んでもよい。この第２のネットワークインターフェース９０８は、コマンドデータ９２０、または、トリガシステム９４０から渡されるトリガデータなどのデータを転送するために使用されてもよい。ネットワークインターフェース９０８は、複数のアンテナまたはアンテナ素子を含み得るアンテナ１２８のようなアンテナに結合されてもよい。ラジオ周波数通信インターフェース９０８は、アンテナ１２８を介して送信され、および／または受信された電磁波を使用してトリガデータなどのデータを送り、受信するように構成されてもよい。上記で論じられたように、アンテナ１２８は、空間波伝搬を介して電磁波を送り、受信するように構成されてもよい。

【0033】

ノード９００は、メモリ９２０内に記憶され得る送信周波数モデル９６０を展開するために監視されるデータストリームを受信することができる。図示されているように、複数のデータストリームが、ノード９００によって受信され得る。プロセッサ９０４は、送信周波数モデル９６０の入力として働く融合されたデータストリームを作成するためにデータストリームを組み合わせることができる。図９に示された実施形態では、融合されたデータストリームのうちの１つは、帯域内データ、帯域外データ、パブリックデータ、および／またはプライベートデータを含むことのできる送信データ９４４とすることができる。送信周波数モデル９６０は、送信の最適周波数を判定するために送信データ内の歪みまたは他のエラーを分析できるようにするために展開され得る。融合されたデータストリームの他のデータ供給源は、電離圏データ９４８を含むことができる。電離圏データ９４８は、送信経路の反射ポイント９０８に位置決めされたセンサ９０４によって収集され得る。電離圏データ９４８は、リアルタイムでまたはヒストリカルデータからのいずれかの、電離圏データの他の公に使用可能な供給源を含むこともできる。センサ９０４によって収集された気象データ９５２または他の公にもしくはプライベートに記録された気象データも、ノード９００で収集され、送信周波数モデル９６０への入力として使用され得る。図９は、送信周波数モデル９６０の３タイプの入力を示すが、他の実施形態では、望みに応じて、より多数の入力が使用され得、あるいは、より少数の入力が使用され得る。たとえば、送信周波数モデル９６０は、送信データ９４４および電離圏データ９４８だけを含むことができる。

【0034】

送信周波数モデル９６０は、現在の条件に基づいてデータ送信の最適動作周波数を判定するために、送信データ９４４、電離圏データ９４８、気象データ９５２、および他の関連するデータストリームを使用することができる。送信周波数モデル９６０は、データ送信の品質に影響を有する可能性がある将来の電離圏条件および他の条件を予測するようにも構成され得る。これらの予測は、モデル９６０が、最適データ送信を維持するために周波数の将来の切替が必要になり得ることと、異なる周波数への切替がいつ必要になるのかとを判定することを可能にすることができる。モデル９６０は、送信されたデータの特性に基づいて送信された信号を符号化しまたは復号するために、データ入力９４４、９４８、および９５２から作成された融合されたデータストリームからの情報を使用することもできる。

【0035】

いくつかの実施形態では、クライアント１６０から命令プロセッサ１６８へのデータ送信が必要とされない時に、アンテナ１２８は、ブロードキャストモードで動作し、音楽、ニュース、または他の形の情報など、公に使用可能なデジタルコンテンツを送信することができる。センサ８０４は、送信経路に沿ったデジタルブロードキャスト信号の特性を監視することができる。センサ８０４によって収集されたデータは、デジタルブロードキャストの信号の劣化および周波数をモデル化するのに使用され得る。このデータは、最適データ送信を達成し、エラーおよびデータ歪みを回避するために、将来のデータ送信周波数ならびに異なる周波数に切り替えるべきタイミングを判定するための送信周波数モデル９６０への入力の一部とされ得る。

【0036】

図１０は、空間波伝搬を使用してデータを送信する方法を示す流れ図１０００である。送信されるデータストリームのデータ送信経路の反射ポイントの位置が判定される１００５。次に、センサが、判定された反射ポイントでの大気圏条件データを直接に測定する１０１０ように位置決めされる。いくつかの実施形態では、センサは、反射ポイントの真下に位置決めされ得る。他の実施形態では、センサは、反射ポイントに関して角度を付けられた位置に位置決めされ得る。センサによって収集された大気圏条件データは、データストリームの送信に関する最適動作周波数を判定するのに使用され得る送信周波数モデルへの入力１０１５として使用される。その後、データストリームが、送信周波数モデルによって判定された最適動作周波数で空間波伝搬によって送信される１０２０。
定義および代替の用語解説
特許請求の範囲および明細書で使用される言葉は、以下に明示的に定義されたようなものを除き、その言葉の平易かつ通常の意味だけを有することになる。この定義における単語は、その単語の平易かつ通常の意味だけを有することになる。このような平易かつ通常の意味は、最近発行されたＷｅｂｓｔｅｒ’ｓ ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙおよび、Ｒａｎｄｏｍ Ｈｏｕｓｅ ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙからの全ての一貫した辞書の定義を含む。明細書および特許請求の範囲で使用されたように、以下の定義は、以下の用語、または、その共通の変化（たとえば、単数形／複数形、過去時制／現在時制、他）に適用する。

【0037】

「アンテナ」または「アンテナシステム」は、一般に、任意の適切な構成における、電力を電磁放射に変換する電気デバイス、または一連のデバイスのことを言う。このような放射は、電磁スペクトルに沿って任意の周波数で垂直に、水平に、または円形に偏波されてもよい。円偏波で送信するアンテナは、右偏波または左偏波を有してよい。

【0038】

電波の場合に、アンテナは、極低周波（ＥＬＦ）からミリ波（ＥＨＦ）まで電磁スペクトルに沿って分布する周波数で送信してもよい。電波を送信するように設計されたアンテナまたはアンテナシステムは、金属導体（素子）の配置を備えることがあり、受信機または送信機に（多くの場合に、伝送回線を通じて）電気的に接続される。送信機によってアンテナを通じて押し進められた電子の発振する流れは、アンテナ素子の周囲に発振する磁場を作り出すことができ、一方、電子の電荷も、素子に沿って発振する電場を作り出す。これらの時間変動する場は、移動する横電磁場波としてアンテナから離れて空間に放射する。逆に、受信中、入射する電磁波の発振する電場および磁場が、アンテナ素子内の電子に力を及ぼし、電子を前後に移動させ、アンテナ内に発振する電流を作り出す。次に、これらの電流は、受信機によって検出され、デジタルまたはアナログの信号またはデータを取り出すために処理されてもよい。

【0039】

アンテナは、実質的に均等に全ての水平方向に（無指向性アンテナ）、または優先的に特定の方向に（指向性または高利得アンテナ）電波を送信および受信するように設計されてもよい。後者の場合に、アンテナは、送信機または受信機に対する任意の物理的、電気的な接続を有しているか、または有していなくてよい、さらなる素子または面も含んでよい。たとえば、寄生素子、放物面反射器またはホーン、および他のこのような非通電の素子は、ビームまたは他の所望の放射パターンに電波を向ける役割を果たす。このようにアンテナは、これらの様々な面または素子の配置による増加または減少された指向性または「利得」を発揮するように構成されてもよい。高利得アンテナは、垂直、水平、または、その任意の組合せであってもよい所与の方向に放射された電磁エネルギーの実質的に大部分を向けるように構成されてもよい。

【0040】

また、アンテナは、電離圏などの大気の上層に向けて電磁エネルギーを集束させるために、地球に対する鉛直角の特有の範囲内（すなわち「取り出し角」）で電磁エネルギーを放射するように構成されてもよい。特有の角度で上層大気に電磁エネルギーを向けることによって、特有の跳躍距離が、特定の周波数で電磁エネルギーを送信することによって、日中の特定の時間に達成されることがある。

【0041】

アンテナの他の例は、電磁スペクトルの可視または不可視光線部分において、電磁エネルギーのパルスに電気エネルギーを変換するエミッタおよびセンサを含む。例は、遠赤外線から極紫外線までの電磁スペクトルに沿って分布する周波数で電磁エネルギーを生成するように構成された発光ダイオード、レーザ等を含む。

【0042】

「コマンド」または「コマンドデータ」は、一般に、単独で、または組合せで、１つまたは複数のアクションを行うために、機械を制御する１つまたは複数のディレクティブ、命令、アルゴリズム、またはルールのことを言う。コマンドは、格納され、転送され、送信され、または他の形で、任意の適切な方法で処理されてもよい。たとえば、コマンドは、メモリ内に格納され、または、任意の適切な媒体を通過する任意の適切な周波数で電磁放射として通信ネットワークで送信されてもよい。

【0043】

「コンピュータ」は、一般に、任意の数の入力値または変数から結果を計算するように構成された任意のコンピューティングデバイスのことを言う。コンピュータは、入力または出力を処理するために計算を実行するプロセッサを含んでもよい。コンピュータは、プロセッサによって処理される値を格納するため、または、従前の処理の結果を格納するためにメモリを含んでもよい。

【0044】

また、コンピュータは、値を受信するまたは送るための多彩な入力および出力デバイスからの入力および出力を受け入れるように構成されてもよい。このようなデバイスは、他のコンピュータ、キーボード、マウス、ディスプレイ、プリンタ、産業機器、および、全てのタイプおよびサイズのシステムまたは機械類を含む。たとえば、コンピュータは、要求に応じて様々なネットワーク通信を実施するためにネットワークインターフェースを制御することができる。ネットワークインターフェースは、コンピュータの一部であってもよく、または、コンピュータとは別個かつリモートとして特徴付けられてもよい。

【0045】

コンピュータは、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータなどの単一で物理的なコンピューティングデバイスであってよく、または、ネットワーク化されたクラスタ内で１つのデバイスとして動作する一群のサーバ、または、１つのコンピュータとして動作し、通信ネットワークによって一緒にリンクされた異なるコンピューティングデバイスの異種混合の組合せなど、同じタイプの多数のデバイスから成り立っていてもよい。また、コンピュータに接続された通信ネットワークは、インターネットなどのより広範なネットワークに接続されてもよい。このようにコンピュータは、１つまたは複数の物理的なプロセッサまたは他のコンピューティングデバイスもしくは回路網を含んでもよく、任意の適切なタイプのメモリも含んでもよい。

【0046】

また、コンピュータは、未知の個数のまたは変動する数の物理的なプロセッサおよびメモリまたはメモリデバイスを有する仮想コンピューティングプラットフォームであってもよい。このように、コンピュータは、１つの地理的な場所に物理的に設置されるか、または、いくつかの広範に散らばった場所にわたって物理的に広がってもよく、複数のプロセッサは、単一のコンピュータとして動作するように通信ネットワークによって一緒にリンクされる。

【0047】

また、コンピュータまたはコンピューティングデバイス内の「コンピュータ」および「プロセッサ」の概念は、開示されるシステムの一部として計算または比較を行う役割を果たす任意のこのようなプロセッサまたはコンピューティングデバイスを包含する。コンピュータにおいて発生するしきい値の比較、ルールの比較、計算、等に関連した動作を処理することは、たとえば、別個のサーバ、別個のプロセッサを有する同じサーバで、または上記で説明されたような、未知の個数の物理的なプロセッサを有する仮想コンピューティング環境で発生してもよい。

【0048】

コンピュータは、１つまたは複数の視覚ディスプレイにオプションとして結合されてもよく、および／または統合されたディスプレイを含んでもよい。同様に、ディスプレイは、同じタイプ、または、異なる視覚デバイスの異種混合の組合せのものであってよい。また、コンピュータは、代表的なほんの数例を挙げれば、キーボード、マウス、タッチスクリーン、レーザもしくは赤外線ポインティングデバイス、または、ジャイロスコープポインティングデバイスなどの１つまたは複数のオペレータ入力デバイスを含んでもよい。また、ディスプレイに加えて、プリンタ、プロッタ、工業生産機械、３Ｄプリンタ、および類似物などの、１つまたは複数の他の出力デバイスが含まれてもよい。したがって、様々なディスプレイ、入力および出力デバイスの配置が可能である。

【0049】

複数のコンピュータまたはコンピューティングデバイスは、通信ネットワークを形成するために、有線または無線通信リンクで、互いにまたは他のデバイスと通信するように構成されてもよい。ネットワーク通信は、インターネットなどの他のより大きなコンピュータネットワーク上を通過する前に、スイッチ、ルータ、ファイアウォール、または、他のネットワークデバイスもしくはインターフェースなどのネットワーク機器として動作する様々なコンピュータを通過してもよい。また、通信は、伝送回線または自由空間を通じて電磁波で搬送される無線データ送信として通信ネットワーク上を通過されてもよい。このような通信は、ＷｉＦｉもしくは他の無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、または、データを転送するためのセルラー送信機／受信機を使用することを含む。このような信号は、８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ、３Ｇ、４Ｇ、および類似物などの多くの無線または移動体通信の技術標準のいずれかに準拠する。

【0050】

「通信リンク」は、一般に、２つ以上の通信エンティティ間の接続のことを言い、通信エンティティ間の通信チャネルを含んでも含まなくてもよい。通信エンティティ間の通信は、任意の適切な手段によって発生してもよい。たとえば、接続は、実際の物理的なリンク、電気的なリンク、電磁気的なリンク、論理的なリンク、または、通信を容易にする任意の他の適切なリンク機構として実施されてもよい。

【0051】

実際の物理的なリンクの場合に、通信は、別の要素に対する一方の要素の物理的な動きによって互いに応答すると考えられる通信リンク内の複数の構成要素によって発生してもよい。電気的なリンクの場合に、通信リンクは、通信リンクを形成するように電気的に接続された複数の導電体から成り立ってもよい。

【0052】

電磁気的なリンクの場合に、接続の要素は、任意の適切な周波数で電磁エネルギーを送ること、または受信することによって実施されてもよく、このように、通信は、電磁波として渡すことができる。これらの電磁波は、光ファイバなどの物理的な媒体もしくは自由空間、または、その任意の組合せを通過することも、しないこともある。電磁波は、電磁スペクトル内の任意の周波数を含む任意の適切な周波数で渡されてもよい。

【0053】

論理的なリンクの場合に、通信リンクは、受信局内にある送信局などの送信者と受信者との間の概念的なリンク機構であってよい。論理的なリンクは、物理的な、電気的な、電磁気的な、または他のタイプの通信リンクの任意の組合せを含んでもよい。

【0054】

「通信ノード」は、一般に、通信リンクに沿った、物理的もしくは論理的な接続ポイント、再配布ポイント、またはエンドポイントのことを言う。物理的なネットワークノードは、一般に、物理的に、論理的に、または、電磁的に通信リンクに取り付けられた、または結合された能動電子デバイスと呼ばれる。物理的なノードは、通信リンクで情報を送ること、受信すること、または転送することができる。通信ノードは、コンピュータ、プロセッサ、送信機、受信機、リピータ、および／もしくは伝送回線、またはそれらの任意の組合せを含んでも含まなくてもよい。

【0055】

「臨界角」は、一般に、地球の中心に延びる垂直線に対する最大角度のことを言い、その角度で、特有の周波数における電磁波は、空間波伝搬を使用して地球に戻されることが可能である。

【0056】

「臨界周波数」は、一般に、空間波伝搬を使用して所与の電離圏の条件の下で垂直に送信された時に、地球に戻される最大周波数のことを言う。
「データ帯域幅」は、一般に、通信システム内の論理的または物理的な通信経路の最大スループットのことを言う。データ帯域幅は、１秒あたりの転送されるデータの単位で表現されることが可能である転送レートである。デジタル通信ネットワークでは、転送されるデータの単位は、ビットであり、したがって、デジタル通信ネットワークの最大スループットは、一般に、「１秒あたりのビット」すなわち「ｂｉｔ／ｓ」で表現される。さらに言うと、用語「ｋｉｌｏｂｉｔ／ｓ」または「Ｋｂｉｔ／ｓ」、「Ｍｅｇａｂｉｔ／ｓ」または「Ｍｂｉｔ／ｓ」、および、「Ｇｉｇａｂｉｔ／ｓ」または「Ｇｂｉｔ／ｓ」も、所与のデジタル通信ネットワークのデータ帯域幅を表現するために使用されることが可能である。データネットワークは、「最大ビットレート」、「平均ビットレート」、「最大持続ビットレート」、「情報レート」、または「物理層の有効ビットレート」などの特有の測定基準によって、データネットワークのデータ帯域幅の性能特徴に従って格付けされてもよい。たとえば、帯域幅の試験は、コンピュータネットワークの最大スループットで計測される。この使用方法の理由は、Ｈａｒｔｌｅｙの法則に従うというものであり、物理的な通信リンクの最大データレートは、ヘルツを単位とした、通信リンクの周波数の帯域幅に比例するというものである。

【0057】

また、データ帯域幅は、特定の通信ネットワークに対する最大転送レートに従って特徴付けられてもよい。たとえば、
「低データ帯域幅」は、一般に、１秒あたり約１，０００，０００単位以下のデータである最大データ転送レートを有する通信ネットワークのことを言う。たとえば、デジタル通信ネットワークでは、データの単位は、ビットである。したがって、低データ帯域幅のデジタル通信ネットワークは、１秒あたり約１，０００，０００ビット（１Ｍｂｉｔｓ／ｓ）以下の最大転送レートを有するネットワークである。

【0058】

「高データ帯域幅」は、一般に、１秒あたり約１，０００，０００より大きい単位のデータである最大データ転送レートを有する通信ネットワークのことを言う。たとえば、高データ帯域幅を有するデジタル通信ネットワークは、１秒あたり約１，０００，０００ビット（１Ｍｂｉｔｓ／ｓ）より大きい最大転送レートを有するデジタル通信ネットワークである。

【0059】

「電磁放射」は、一般に、電磁波によって放射されるエネルギーのことを言う。電磁放射は、他のタイプのエネルギーから生み出され、電磁放射が破壊される時に他のタイプに変換される。電磁放射は、（真空において）光速で発生源から離れて伝わる時に、このエネルギーを搬送する。また、電磁放射は、運動量および角運動量の両方も搬送する。これらの属性は、発生源から外側に離れる時に電磁放射が相互作用する物質に全て伝わることがある。

【0060】

電磁放射は、一方の媒質から別の媒質に入る際に速度を変える。一方の媒質から次の媒質へ遷移すると、新しい媒質の物理的な属性によって、放射されたエネルギーのうちの一部または全部が反射して、残りのエネルギーが新しい媒質に入ることがある。これは、電磁放射が伝わる際に遭遇する媒質間の全ての接点で発生する。

【0061】

光子は、電磁相互作用の量子であり、電磁放射の全ての形式の基本成分である。光の量子性は、電磁放射の周波数が増加するにつれて、電磁放射が、より粒子のように振舞い、波のように振舞わなくなるので、高い周波数でより明らかになる。

【0062】

「歪み」は、一般に、あるものの元の形状または他の特性の変更のことを言い、より具体的には、情報を担持する信号の波形の変更のことを言う。歪みは、振幅歪み、高調波歪み、周波数歪み、位相歪み、偏波歪み、および群遅延タイプの歪みを含むことができるが、これに制限されない。歪みは、情報を担持する信号に対する線形、非線形、系統的、および／またはランダムな変更を含むことができる。歪みは、アナログ信号および／またはデジタル信号に対する変更を含むことができる。

【0063】

「電磁スペクトル」は、一般に、電磁放射の全ての可能な周波数の範囲のことを言う。電磁スペクトルは、一般に、増加する周波数およびエネルギーならびに減少する波長の順に以下のように分類される。

【0064】

「極低周波」（ＥＬＦ）は、一般に、波長が長さ約１００，０００ｋｍから１０，０００ｋｍまでの、約３Ｈｚから約３０Ｈｚの周波数帯を示す。
「超低周波」（ＳＬＦ）は、一般に、波長が長さ約１０，０００ｋｍから約１０００ｋｍまでの、約３０Ｈｚと約３００Ｈｚとの間に一般に分布する周波数帯を示す。

【0065】

「音声周波数」または「音声帯域」は、一般に、人間の耳に聞こえる電磁エネルギーを示す。成人男性は、一般に、約８５Ｈｚと約１８０Ｈｚとの間の範囲で話し、一方、成人女性は、一般に、約１６５Ｈｚから約２５５Ｈｚまでの範囲で会話する。

【0066】

「超長波」（ＶＬＦ）は、一般に、長さ約１０ｋｍから約１００ｋｍまでの対応する波長を有する、約３ｋＨｚから約３０ｋＨｚまでの周波数帯を示す。
「長波」（ＬＦ）は、一般に、波長が約１ｋｍから約１０ｋｍまで分布する、約３０ｋＨｚから約３００ｋＨｚまでの範囲の周波数帯を示す。

【0067】

「中波」（ＭＦ）は、一般に、波長が長さ約１０００ｍから約１００ｍまでの、約３００ｋＨｚから約３ＭＨｚまでの周波数帯を示す。
「短波」（ＨＦ）は、一般に、波長が長さ約１００ｍから約１０ｍまでの、約３ＭＨｚから約３０ＭＨｚまでの周波数帯を示す。

【0068】

「超短波」（ＶＨＦ）は、一般に、波長が長さ約１０ｍから約１ｍまでの、約３０Ｈｚから約３００ＭＨｚまでの周波数帯を示す。
「極超短波」（ＵＨＦ）は、一般に、重さの波長が長さ約１ｍから約１０ｃｍまで分布する、約３００ＭＨｚから約３ＧＨｚまでの周波数帯を示す。

【0069】

「センチメートル波」（ＳＨＦ）は、一般に、波長が長さ約１０ｃｍから約１ｃｍまで分布する、約３ＧＨｚから約３０ＧＨｚまでの周波数帯を示す。
「ミリ波」（ＥＨＦ）は、一般に、波長が長さ約１ｃｍから約１ｍｍまで分布する、約３０ＧＨｚから約３００ＧＨｚまでの周波数帯を示す。

【0070】

「遠赤外線」（ＦＩＲ）は、一般に、波長が長さ約１ｍｍから約１５μｍまで分布する、約３００ＧＨｚから約２０ＴＨｚまでの周波数帯を示す。
「長波長赤外線」（ＬＷＩＲ）は、一般に、波長が長さ約１５μｍから約８μｍまで分布する、約２０ＴＨｚから約３７ＴＨｚまでの周波数帯を示す。

【0071】

「中赤外線」（ＭＩＲ）、一般に、波長が長さ約８μｍから約３μｍまでの、約３７ＴＨｚから約１００ＴＨｚまでの周波数帯を示す。
「短波長赤外線」（ＳＷＩＲ）は、一般に、波長が長さ約３μｍから約１．４μｍまでの、約１００ＴＨｚから約２１４ＴＨｚまでの周波数帯を示す。

【0072】

「近赤外線」（ＮＩＲ）は、一般に、波長が長さ約１．４μｍから約７５０ｎｍまでの、約２１４ＴＨｚから約４００ＴＨｚまでの周波数帯を示す。
「可視光線」は、一般に、波長が長さ約７５０ｎｍから約４００ｎｍまでの、約４００ＴＨｚから約７５０ＴＨｚまでの周波数帯を示す。

【0073】

「近紫外線」（ＮＵＶ）は、一般に、波長が長さ約４００ｎｍから約３００ｎｍまでの、約７５０ＴＨｚから約１ＰＨｚまでの周波数帯を示す。
「中紫外線」（ＭＵＶ）は、一般に、波長が長さ約３００ｎｍから約２００ｎｍまでの、約１ＰＨｚから約１．５ＰＨｚまでの周波数帯を示す。

【0074】

「遠紫外線」（ＦＵＶ）は、一般に、波長が長さ約２００ｎｍから約１２２ｎｍまでの、約１．５ＰＨｚから約２．４８ＰＨｚまでの周波数帯を示す。
「極紫外線」（ＥＵＶ）は、一般に、波長が長さ約１２１ｎｍから約１０ｎｍまでの、約２．４８ＰＨｚから約３０ＰＨｚまでの周波数帯を示す。

【0075】

「軟Ｘ線」（ＳＸ）は、一般に、波長が長さ約１０ｎｍから約１００ｐｍまでの、約３０ＰＨｚから約３ＥＨｚまでの周波数帯を示す。
「硬Ｘ線」（ＨＸ）は、一般に、波長が長さ約１００ｐｍから約１０ｐｍまでの、約３ＥＨｚから約３０ＥＨｚまでの周波数帯を示す。

【0076】

「ガンマ線」は、一般に、波長が長さ約１０ｐｍ未満の、約３０ＥＨｚより上の周波数帯を示す。
「電磁波」は、一般に、別個の電気的かつ磁気的な構成要素を有する波のことを言う。電磁波の電気的かつ磁気的な構成要素は、同相で発振し、常に角度９０度だけ分離される。電磁波は、媒質中または真空中を通過することができる電磁放射を作り出す発生源から放射することができる。電磁波は、電磁スペクトル内の任意の周波数で発振する波を含み、電波、可視および不可視光線、Ｘ線、ならびにガンマ線を含むが、これらに限定されない。

【0077】

「周波数帯域幅」または「帯域」は、一般に、高い方の周波数と低い方の周波数によって範囲を定められた周波数の連続した範囲のことを言う。このように、周波数帯域幅は、典型的には、帯域の高い方の周波数と低い方の周波数との間の差を表すヘルツ数（サイクル毎秒）として表現され、高い方の周波数および低い方の周波数のそれら自体を含んでも含まなくてもよい。したがって、「帯域」は、所与の領域に対する所与の周波数帯域幅によって定義される場合があり、一般に、合意された用語を用いて指定される。たとえば、合衆国において「２０メートル帯」は、１４ＭＨｚから１４．３５ＭＨｚまでの周波数範囲を割り当てられ、したがって、０．３５ＭＨｚまたは３５０ＫＨｚの周波数帯域幅を定義する。別の例では、国際電気通信連合（ＩＴＵ）は、「ＵＨＦ帯」として３００ＭＨｚから３ＧＨｚまでの周波数範囲を指定した。

【0078】

「光ファイバ通信」は、一般に、光ファイバを通じて電磁エネルギーのパルスを送ることによって一方の場所から別の場所へデータを送信する方法のことを言う。送信されたエネルギーは、データを搬送するために変調される場合がある電磁気的な搬送波を形成してもよい。光ファイバケーブルを使用してデータを送信する光ファイバの通信回線は、高データ帯域幅を有するように構成されることが可能である。たとえば、光ファイバの通信回線は、約１５Ｔｂｉｔ／ｓ、約２５Ｔｂｉｔ／ｓ、約１００Ｔｂｉｔ／ｓ、約１Ｐｂｉｔ／ｓ、またはそれ以上に達する高データ帯域幅を有することができる。光電子リピータは、光ファイバケーブルの１つのセグメントから電磁エネルギーを電気信号に変換するために光ファイバの通信回線に沿って使用されてもよい。リピータは、受信された信号強度よりも高い信号強度で光ファイバケーブル別のセグメントに沿って電磁エネルギーとして電気信号を再送信することができる。

【0079】

「金融商品」は、一般に、任意の種類の取引可能な資産のことを言う。一般的な例は、現金、法主体における所有持分の証拠、または、現金もしくは別の金融商品を受け取るもしくは届けるための契約上の権利を含むが、これらに限定されるものではない。具体例は、債券、証券（たとえば、コマーシャルペーパおよび短期国債）、株式、ローン、預金、預金証書、債券先物もしくは債券先物オプション、短期金利先物、ストックオプション、エクイティ先物、通貨先物、金利スワップ、金利キャップおよびフロア、金利オプション、金利先渡取引、ストックオプション、外国為替オプション、外国為替スワップ、通貨スワップ、または任意の種類の金融派生商品を含む。

【0080】

「地面または接地（グラウンド）」は、電気的な／電磁気的な意味で多く使用され、一般に、海洋、湖沼、および河川などの陸地および水域を含む地球の表面のことを言う。
「地表波伝搬」は、一般に、１つまたは複数の電磁波が、地表と大気の境界を介して伝導され、地表に沿って伝わる送信方法のことを言う。電磁波は、地球の半導電性の表面と相互作用することによって伝搬する。本質的に、電磁波は、地球の曲率を辿るようにその表面に付いて離れない。典型的には、常にというわけではないが、電磁波は、長波の電波によって形成される地表波または表面波の形状をしている。

【0081】

「識別子」は、一般に、一意のもの、または、複数のものの一意のクラスを識別する（すなわち識別情報を標識付ける）名前のことを言い、ここで、「オブジェクト」またはクラスは、概念、物理的なオブジェクト（もしくはそのクラス）、または、物理的な実体（もしくはそのクラス）であってよい。省略形「ＩＤ」は、多くの場合に、識別情報、識別証明（識別するプロセス）、または、識別子（すなわち、識別証明の具体例）のことを言う。識別子は、単語、数字、文字、記号、形、色、音、またはそれらの任意の組合せを含んでも含まなくてもよい。

【0082】

単語、数字、文字、または記号は、符号化システムを採用してもよく（文字、桁、単語、もしくは記号が、概念または比較的長い識別子を表し）、または、単純に自由に決めてもよい。識別子が、符号化システムを採用する時に、識別子は、多くの場合に、コードまたはＩＤコードと呼ばれる。いずれの符号化方式も採用しない識別子は、識別子が、何かを識別することを越えていずれの他の文脈でも意味を持たずに任意に割り当てられるので、多くの場合に、任意のＩＤと言われる。

【0083】

「帯域内データ」は、一般に、２つの通信ノード間の主データ送信ストリームから収集されたデータのことを言う。通常、帯域内データは、送信する当事者によって送られる主データ送信である。このデータは、送信の時間中の電離圏条件でのある周波数でのデータの送信の実行可能性を判定するために収集され、分析され得る。

【0084】

「電離圏」は、一般に、高濃度イオンおよび自由電子を含み、電波を反射することができる地球の大気の層のことを言う。電離圏は、熱圏ならびに中間圏と外気圏との一部を含む。電離圏は、地表の上、約４０ｋｍから１，０００ｋｍ（約２５マイルから約６００マイル）までに及ぶ。電離圏は、太陽黒点などの太陽の活動含む多くの要因によって、高度、密度、および厚さがかなり変化する多くの層を含む。電離圏の様々な層は、以下に識別される。

【0085】

電離圏の「Ｄ層」は、地表の上、約４０ｋｍ（２５マイル）から約９０ｋｍ（５５マイル）までに分布する最も内側の層である。この層は、低周波の信号を屈折させる能力を有するが、短波の無線信号が、多少の減衰をともなって通過することを可能にする。Ｄ層は、通常、全ての例においてではないが、イオンの急速な再結合によって、日没後、急速に消滅する。

【0086】

電離圏の「Ｅ層」は、地表の上、約９０ｋｍ（５５マイル）から約１４５ｋｍ（９０マイル）まで及ぶ中間層である。Ｅ層は、典型的には、周波数がＤ層よりも高い信号を屈折させる能力を有する。条件によって、Ｅ層は、通常、２０ＭＨｚまでの周波数を屈折させることができる。Ｅ層におけるイオンの再結合の速度は、いくぶん速く、その結果、日没後、Ｅ層は、夜半までにほぼ完全に消滅する。さらに、Ｅ層は、強力な電離の小さく薄い雲によって形成される「Ｅ_ｓ”層」または「スポラディックＥ層」と呼ばれる層をさらに含む場合がある。スポラディックＥ層は、まれにではあるが、２２５ＭＨｚまでの周波数でさえ、電波を反射することができる。スポラディックＥ層は、ほとんどの場合に、夏季に形成し、約１，６４０ｋｍ（１，０２０マイル）の跳躍距離を有する。スポラディックＥ層によって、１回のホップ伝搬は、約９００ｋｍ（５６０マイル）から２，５００ｋｍ（１，６００マイル）になる場合があり、２回のホップ伝搬は、３，５００ｋｍ（２，２００マイル）を超える場合がある。

【0087】

電離圏の「Ｆ層」は、地球の表面の上、約１４５ｋｍ（９０マイル）から５００ｋｍ（３１０マイル）以上に及ぶ頂部の層である。Ｆ層における電離は、典型的には、かなり高く、日中に広範に変化し、最大の電離は、正午頃に普段発生する。日中、Ｆ層は、Ｆ_１層およびＦ_２層の２つの層に分離する。Ｆ_２層は、最も外側の層であり、したがって、Ｆ_１層よりも高いところにある。これらの高度で大気が希薄になることを考慮すると、イオンの再結合は、ゆっくりと発生するので、Ｆ層は、日中または夜間、絶えず電離されたままであり、その結果、ほとんどの（全てではないが）電波の空間波伝搬は、Ｆ層内で発生し、それによって長距離にわたる短波（ＨＦ）すなわち短波通信を容易にする。たとえば、Ｆ層は、３０ＭＨｚまでの周波数に対する短波の長距離送信を屈折させることができる。

【0088】

「レイテンシ」は、一般に、システムにおける原因と結果との間の時間間隔のことを言う。レイテンシは、物理的には、任意の物理的な相互作用がシステム全体にわたって伝搬する可能性がある制限された速度が原因となって生じた結果である。レイテンシは、物理的には、任意の物理的な相互作用が伝搬する可能性がある制限された速度が原因となって生じた結果である。システム全体にわたって結果が伝搬することができる速度は、常に光速以下である。したがって、原因と結果との間にいくらかの距離を含むあらゆる物理的なシステムは、ある種のレイテンシを経験する。たとえば、通信リンクまたは通信ネットワークでは、レイテンシは、一般に、データが一方の点から別の点に進むのにかかる最低時間のことを言う。また、通信ネットワークに関するレイテンシは、エネルギーを一方の点からネットワークに沿って別の点へ移動させるのにかかる時間として特徴付けられてもよい。特定の伝搬経路を辿る電磁エネルギーの伝搬によって引き起こされる遅延に関して、レイテンシは、以下のように分類される場合がある。

【0089】

「低レイテンシ」は、一般に、光が真空中の所与の伝搬経路を伝わるのに要求される時間よりも１０％長い伝搬時間よりも短い、またはほぼ同じ時間のことを言う。公式として表現されると、低レイテンシは、以下のように定義される。

【0090】

【数1】

【0091】

ただし、
ｄ＝距離（マイル）
ｃ＝真空中の光速（２９９，３００ｋｍ／秒（１８６，０００マイル／秒））
ｋ＝スカラ定数の１．１
たとえば、光は、約０．１３４４秒で真空を通って４０，０００ｋｍ（２５，０００マイル）を伝わることができる。したがって、この４０，０００ｋｍ（２５，０００マイル）の伝搬経路でデータを搬送する「低レイテンシ」の通信リンクは、約０．１４７８４秒以下のうちに、このリンクでデータの少なくともいくらかの部分を通すことができる。

【0092】

「高レイテンシ」は、一般に、光が真空中の所与の伝搬経路を伝わるのに要求される時間よりも１０％長い時間を超える時間のことを言う。公式として表現されると、高レイテンシは、以下のように定義される。

【0093】

【数2】

【0094】

ただし、
ｄ＝距離（マイル）
ｃ＝真空中の光速（２９９，３００ｋｍ／秒（１８６，０００マイル／秒））
ｋ＝スカラ定数の１．１
たとえば、光は、約０．０４３０１秒で真空を通って１２，８００ｋｍ（８，０００マイル）を伝わることができる。したがって、この送信経路でデータを搬送する「高レイテンシ」の通信リンクは、約０．０４７３１秒以上のうちに、このリンクでデータの少なくともいくらかの部分を通すことができる。

【0095】

ネットワークの「高」および「低」レイテンシは、データ帯域幅とは独立とすることができる。いくつかの「高」レイテンシのネットワークは、「低」レイテンシのネットワークより高い、高転送レートを有することがあるが、これは、常に当てはまらなくてもよい。いくつかの「低」レイテンシのネットワークは、「高」レイテンシのネットワークの帯域幅を超えるデータ帯域幅を有することもある。

【0096】

「最大使用可能周波数（ＭＵＦ）」は、一般に、空間波伝搬を使用して地球に戻される最大周波数のことを言う。
「メモリ」は、一般に、データまたは情報を保持するように構成された任意のストレージシステムまたはデバイスのことを言う。それぞれのメモリは、ほんの数例を挙げると、１つまたは複数のタイプのソリッドステートの電子メモリ、磁気メモリ、または、光メモリを含んでもよい。非限定的な例として、それぞれのメモリは、ソリッドステートの電子的なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、（先入れ先出し（ＦＩＦＯ）の種類、もしくは、後入れ先出し（ＬＩＦＯ）の種類などの）シーケンシャルアクセスメモリ（ＳＡＭ）、プログラマブル読取専用メモリ（ＰＲＯＭ）、電子的プログラマブル読取専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、もしくは電気的消去可能プログラマブル読取専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、（ＤＶＤもしくはＣＤ ＲＯＭなどの）光ディスクメモリ、磁気的に符号化されたハードディスク、フロッピディスク、テープ、もしくはカートリッジ媒体、または、これらのメモリタイプのいずれかの組合せを含んでもよい。また、それぞれのメモリは、揮発性、不揮発性、または、揮発性と不揮発性の複合的組合せの種類であってもよい。

【0097】

「雑音」は、一般に、信号および／または情報に干渉し、かつ／またはその受信を妨げる１つまたは複数の妨害のことを言う。
「非空間波伝搬」は、一般に、電離圏から電磁波を反射することによって情報が送信されない、有線および／または無線の全ての形式の送信のことを言う。

【0098】

「最適動作周波数」は、一般に、空間波伝搬を介して最も安定した通信経路をもたらす周波数のことを言う。この周波数は、電離圏の条件および時刻などの多くの要因に依存して時間と共に変化する可能性がある。電離圏のＦ_２層を使用する送信に関して、使用可能周波数は、一般に、ＭＵＦのおよそ８５％であり、Ｅ層に関して、最適使用可能周波数は、一般に、ＭＵＦの近くになる。

【0099】

「光ファイバ」は、一般に、電磁エネルギーが導管の長軸を渡るように伝わる実質的に透明な媒体を含む細長い導管を有する電磁導波路のことを言う。電磁放射は、電磁放射が導管を渡るとき電磁放射の全内部反射によって導管の内部に維持されてもよい。全内部反射は、一般に、コアよりも低い屈折率を有する第２の実質的に透明な被覆材によって取り囲まれた実質的に透明なコアを含む光ファイバを使用して達成される。

【0100】

光ファイバは、一般に、導電性ではないが実質的に透明な誘電体を材料として作られる。このような材料は、シリカ、ふっ化物ガラス、りん酸塩ガラス、カルコゲナイドガラスなどの押出成型されたガラス、または、様々なタイプのプラスチック、あるいは他の適切な材料などの高分子材料の任意の組合せを含んでも含まなくてもよく、任意の適切な断面の形、長さまたは寸法で構成されてもよい。光ファイバを通じてうまく渡されることが可能である電磁エネルギーの例は、任意の適切な周波数の電磁エネルギーが使用されてもよいが、電磁スペクトルのうち、近赤外線、中赤外線、および可視光線の部分における電磁波を含む。

【0101】

「帯域外データ」は、一般に、主データストリームがそれを介して送信されるチャネルとは独立のチャネルから収集されるデータのことを言う。帯域外データは、第三者によって空間波伝搬によって送られたデータストリームである場合があり、あるいは、主データ送信ストリームとは異なるチャネルに沿って、送信する当事者によって送られたデータストリームである場合がある。収集されるデータは、たとえばイオノゾンデからの電離圏データを含む場合があり、あるいは、現在の電離圏条件である周波数でのデータの送信の実行可能性を判定するために収集され分析される一般データである場合がある。

【0102】

「偏波」は、一般に、地球の表面に対する、放射された電磁エネルギー波の電場の向き（「Ｅ面」）のことを言い、放射するアンテナの物理的な構造および向きによって決定される。偏波は、アンテナの指向性とは別個に考えられる場合がある。したがって、単純な直線のワイヤアンテナは、実質的に垂直に取り付けられた場合に、１つの偏波を、および、実質的に水平に取り付けられた場合に、異なる偏波を有することがある。横波のように、電波の磁場は、電波の電場に対して直角であるが、慣習により、アンテナの「偏波」に関する話は、電場の方向について言うものと理解される。

【0103】

反射は、一般に、偏波に影響を及ぼす。電波に関して、１つの重要な反射体は、波の偏波を変えることが可能である電離圏である。したがって、電離圏による反射を介して受信された信号（空間波）に関して、安定した偏波を期待することはできない。見通し線通信または地表波伝搬に関して、水平または垂直に偏波された送信は、一般に、受信する場所においてほぼ同じ偏波の状態のままである。送信機のアンテナの偏波に、受信アンテナの偏波を一致させることは、地表波または見通し線の伝搬において特に重要になることがあるが、空間波伝搬においては、それほど重要にはならないであろう。

【0104】

アンテナの直線偏波は、一般に、このような方向が定義され得る場合に、アンテナの電流の（受信する場所から見えるような）方向に沿う。たとえば、垂直のホイップアンテナ、または垂直に向けられたＷｉＦｉアンテナは、垂直偏波で送信し、受信する。ほとんどのルーフトップＴＶアンテナなどの水平素子を有するアンテナは、（ＴＶ放送が、水平偏波を普段使用するので）一般に、水平に偏波される。水平なダイポールアンテナの配置など、アンテナシステムが垂直方位を有する場合でさえ、偏波は、電流の流れに対応して水平方向になる。

【0105】

偏波は、電波が動く方向に対して垂直の想像上の面に投影された、時間に伴うＥ面の向きの和である。最も一般的な場合に、偏波は、長円形であり、電波の偏波が時間と共に変化することを意味する。２つの特別な場合は、上記で論じてきたような、（長円が１つの線につぶれる）直線偏波、および（長円の２つの軸が等しい）円偏波である。直線偏波では、電波の電場は、１つの方向に沿って前後に発振し、これは、アンテナの取付け方によって影響を受ける可能性があるが、普段、所望の方向は、水平または垂直の偏波である。円偏波では、電波の電場（および磁場）は、伝搬の軸のまわりを円形にラジオ周波数で回転する。

【0106】

「プライベートデータ」は、一般に、一般大衆が使用可能ではない供給源から収集された電離圏データのことを言う。プライベートデータは、データ送信を実行している当事者によって収集されたヒストリカル電離圏データまたは現在の電離圏データである場合があり、あるいは、データ送信を実行している当事者によって第三者から購入された電離圏データである場合がある。プライベートデータは、ある種の送信周波数の実行可能性を示す可能性がある、歪みなどの送信特性に関して収集され、分析され得る、空間波伝搬によって送られた短波データ送信とすることもできる。

【0107】

「プロセッサ」は、一般に、出力を生成するために入力を処理するように構成またはプログラムされた単一のユニットとして動作するように構成された１つまたは複数の電子的な構成要素のことを言う。あるいは、複数の構成要素の形式の場合に、プロセッサは、他の構成要素に対して遠く離れて設置された１つまたは複数の構成要素を有することがある。それぞれのプロセッサの１つまたは複数の構成要素は、デジタル回路網、アナログ回路網、または両方を定義する電子的な多様性のものであってもよい。１つの例では、それぞれのプロセッサは、２２００ Ｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ｂｏｕｌｅｖａｒｄ、Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ、Ｃａｌｉｆ． ９５０５２、ＵＳＡの ＩＮＴＥＬ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって供給された、１つまたは複数のＰＥＮＴＩＵＭ、ｉ３、ｉ５、またはｉ７プロセッサなどの、従来型の集積回路のマイクロプロセッサ装置のものである。

【0108】

プロセッサの別の例は、判定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）である。ＡＳＩＣは、特有のタスクまたは機能を実施するためにコンピュータを制御する特有の一連の論理演算を実施するようにカスタマイズされた集積回路（ＩＣ）である。ＡＳＩＣは、汎用的な使用のために構成されたプロセッサではなく特殊目的コンピュータのためのプロセッサの例である。判定用途向け集積回路は、一般に、他の機能を実施するために再プログラム可能ではないが、製造された時に１度プログラムされてもよい。

【0109】

別の例では、プロセッサは、「フィールドプログラマブル」タイプのものであってよい。このようなプロセッサは、製造後に様々な特化されたまたは一般的な機能を実施するために「現場で」何度もプログラムされてよい。フィールドプログラマブルプロセッサは、プロセッサ内の集積回路の中のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含んでもよい。ＦＰＧＡは、ＦＰＧＡ内の不揮発性メモリセルに保持され得る特有の一連の命令を実施するためにプログラムされてもよい。ＦＰＧＡは、ハードウェア記述言語（ＨＤＬ）を使用して顧客または設計者によって構成されてもよい。ＦＰＧＡ内で、 は、コマンドまたは動作命令の新しいセットを実施するようにＦＰＧＡを再構成するために、別のコンピュータを使用して再プログラムされてもよい。このような動作は、プロセッサ回路網に対するファームウェアアップグレードなどの任意の適切な手段で実行されてもよい。

【0110】

コンピュータの概念が、単一の場所における単一の物理的デバイスに限定されないのと同じように、「プロセッサ」の概念もまた、単一の物理的なロジック回路または回路のパッケージに限定されないが、非常に多くの物理的な場所における複数のコンピュータの内部または全域にわたって含まれる可能性がある１つまたは複数のこのような回路または回路のパッケージを含む。仮想コンピューティング環境において、未知の個数の物理的なプロセッサは、能動的にデータを処理していてもよく、未知の個数は、同様に時間と共に自動的に変化してもよい。

【0111】

「プロセッサ」の概念は、しきい値の比較、ルールの比較、計算を行うように、または論理的な結果（たとえば、「真」または「偽」）を生じるルールをデータに適用する論理演算を実施するように構成またはプログラムされたデバイスを含む。アクティビティを処理することは、別個のサーバ上の、別個のプロセッサを有する単一のサーバ内の複数のプロセッサ上の、または、別個のコンピューティングデバイス内の互いに物理的にリモートな複数のプロセッサ上の複数の単一のプロセッサにおいて発生してもよい。

【0112】

「パブリックデータ」は、一般に、大衆または任意の関心を持つ当事者が自由に使用可能な電離圏データのことを言う。パブリックデータは、ＮＡＳＡ、アメリカ海洋大気庁（ＮＯＡＡ）、または電離圏データを収集し分配する任意の他の公共機関など、政府機関によって収集され、使用可能にされたイオノゾンデデータとすることができる。パブリックデータは、ヒストリックデータまたはリアルタイムデータとすることができる。パブリックデータは、ある種の送信周波数の実行可能性を示す可能性がある、歪みなどの送信特性に関して収集され、分析され得る、空間波伝搬によって送られた短波データ送信とすることもできる。

【0113】

「ラジオ」は、一般に、３ｋＨｚから３００ＧＨｚまでの範囲を占める周波数における電磁放射のことを言う。
「電波地平線」は、一般に、アンテナからの直射の放射線が、地表に正接する地点の位置のことを言う。電波地平線は、以下の方程式によって近似され得る。

【0114】

【数3】

【0115】

ただし、
ｄ＝電波地平線（マイル）
ｈ_ｔ＝送信アンテナ高（フィート）
ｈ_ｒ＝受信アンテナ高（フィート）
「リモート」は、一般に、任意の物理的な、論理的な、または、２つのものの間の他の分離のことを言う。分離は、何千または何百万マイルもしくはキロメートルなど、比較的大きくても、または、ナノメートルまたは数百万分の１インチなど、小さくてもよい。また、互いから「リモート」な２つのものは、論理的または物理的に、一緒に結合または接続されてもよい。

【0116】

「受信する」は、一般に、転送された、通信された、伝えられた、中継された、発信された、または、転送された何かを受け入れることを言う。この概念は、リスンする、または、何かが送信エンティティから到着するのを待つ行為を含んでも含まなくてもよい。たとえば、送信は、誰が、または、何が送信したかについて知らずに受信されてもよい。同様に、送信は、誰が、または、何が受信しているかについて知った状態で、または知らない状態で送られてもよい。「受信する」ことは、電磁スペクトル内の任意の適切な周波数で電磁エネルギーを捕える、または、取得する行為を含んでもよいが、これらに限定されない。受信することは、電磁放射を検知することによって発生してもよい。電磁放射を検知することは、ワイヤまたは光ファイバなどの媒体を通じて、または、そこから移動するエネルギー波を検出することを内包してもよい。受信することは、信号、データグラム、パケット、および類似物などの様々なタイプのアナログまたはバイナリデータを定義し得るデジタル信号を受信すること含む。

【0117】

「受信局」は、一般に、受信デバイス、または、電磁エネルギーを受信するように構成された複数のデバイスを有する位置設備のことを言う。受信局は、特定の送信エンティティから、または、送信エンティティが、送信を受信するのに先立って識別できるかどうかに関わらず、任意の送信エンティティから、受信するように構成されてもよい。

【0118】

「反射ポイント」は、一般に、電波が大気圏にさらに進むのではなく地球の表面に戻って移動し始めるようにするために、電波が電離圏によって屈折される、電離圏内の位置のことを言う。

【0119】

「センサ」は、一般に、物理特性を検出しまたは測定する任意のデバイスのことを言う。測定される物理特性は、大気条件とすることができるが、これが要求されるわけではない。たとえば、センサは、電離圏高度などの大気条件を測定することができる。センサは、温度、風速、照明、または任意の個数の他の気象関連パラメータのいずれかに関するデータを収集することもできる。センサは、単一の物理特性の測定に制限される場合があり、あるいは、複数の異なる物理特性を測定できる場合がある。

【0120】

「跳躍距離」は、一般に、送信機から、空間波伝搬からの波が地球に戻されることが可能である場所までの最短距離のことを言う。別の言い方をすれば、跳躍距離は、空間波伝搬に対する臨界角において発生する最短距離である。

【0121】

「跳躍帯」または「静穏帯」は、一般に、地表波伝搬からの地表波が完全に散逸される場所と、空間波伝搬を使用して最初の空間波が戻る場所との間の区域のことを言う。跳躍帯では、所与の送信に対する信号が受信されることは可能ではない。

【0122】

「衛星通信」または「衛星伝搬」は、一般に、１つまたは複数の電磁気的な信号を衛星に送信することを言い、衛星は、また、別の衛星または基地局に信号を反射および／または再送信する。

【0123】

「サイズ」は、一般に、何かの広がり、ものの全体的な寸法または規模、何かがどれほど大きいか、のことを言う。物理的なオブジェクトに関して、サイズは、大きいまたはより大きい、高いまたはより高い、低いまたはより低い、小さいまたはより小さい、および類似物などの相対語を説明するために使用されてもよい。また、物理的なオブジェクトのサイズは、任意の適切な単位で表現された特有の幅、長さ、高さ、距離、容量、および類似物などの固定された単位で与えられてもよい。

【0124】

データ転送に関して、サイズは、論理的または物理的な単位として、操作され、アドレス指定され、送信され、受信され、または、処理されたデータの相対的なまたは固定された量を示唆するために使用されてもよい。サイズは、データコレクション、データセット、データファイル、または、他のこのような論理的な単位においてデータの量と併用して使用されてもよい。たとえば、データコレクションまたはデータファイルは、３５メガバイトの「サイズ」を有するものとして特徴付けられてもよく、または、通信リンクは、１秒あたり１０００ビットの「サイズ」をもつデータ帯域幅を有するものとして特徴付けられてもよい。

【0125】

「空間波伝搬」は、一般に、アンテナから放射された１つまたは複数の電磁波が、電離圏から屈折されて地表に戻る送信方法のことを言う。さらに、空間波伝搬は、対流圏散乱送信を含む。１つの形式では、跳躍方法が使用されてもよく、この中で、電離圏から屈折された波は、地表によって反射されて電離圏まで戻る。この跳躍は、複数回発生することが可能である。

【0126】

「空間波伝搬」、または時として、「直接波伝搬」もしくは「見通し線伝搬」と呼ばれる伝搬は、一般に、送信方法のことを言い、その中で、１つまたは複数の電磁波は、一般に、互いに見えるアンテナ間で送信される。送信は、直接、および／または、地表が反射した空間波を介して発生することが可能である。一般に言えば、アンテナ高および地球の曲率は、空間波伝搬の送信距離に対する制限要因である。直接の見通し線に対する実際の電波地平線は、回折効果のために可視のまたは幾何学的な見通し線よりも大きくなり、すなわち、電波地平線は、幾何学的な見通し線より約４／５大きくなる。

【0127】

「スペクトル拡散」は、一般に、送信された信号の一部を複数の周波数で送ることを含む送信方法のことを言う。複数の周波数で送信することは、様々な周波数で信号の一部を送ることによって同時に発生してもよい。この例では、受信機は、送信された信号を再び集めるために同時に全ての周波数をリスンしなければならない。また、送信は、信号を「ホッピングすること」によって複数の周波数で拡散されてもよい。信号ホッピングの状況は、第１の周波数で、ある期間に信号を送信すること、第３の期間に第３の周波数にスイッチする前に、第２の期間に第２の周波数で信号を送信するためにスイッチすること、などを含む。受信機および送信機は、一緒に周波数をスイッチするために、同期されなければならない。周波数を「ホッピングする」この処理は、時間と共に（たとえば、毎時に、２４時間毎に、等）変わることがある周波数ホッピングパターンの中に実施されてもよい。

【0128】

「成層圏」は、一般に、対流圏から、地球表面の上、約４０ｋｍ（２５マイル）から約５６ｋｍ（３５マイル）まで及ぶ地球の大気の層のことを言う。
「転送レート」は、一般に、何かが、１つの物理的なまたは論理的な場所から別の場所へ動かされるレートのことを言う。通信リンクまたは通信ネットワークの場合に、転送レートは、リンクまたはネットワークを介するデータ転送のレートとして特徴付けられてもよい。このような転送レートは、「１秒あたりのビット」で表現されてもよく、データの転送を行うために使用される所与のネットワークまたは通信リンクに対する最大データ帯域幅によって制限されることがある。

【0129】

「送信周波数モデル」は、一般に、一貫した通信経路に沿った空間波伝搬を介するデータ送信に適切な周波数を判定する方法のことを言う。送信周波数モデルは、送信に適切な周波数をリアルタイムで判定するのに使用され得、かつ／または将来の適切な周波数ならびにデータ送信の周波数を切り替えるべき時を予測するのに使用され得る。送信周波数モデルは、入力として様々なタイプのデータ、たとえば、送信されるデータストリーム、環境データ、ヒストリカルデータ、および送信周波数の判定に関する任意の他の所望のタイプのデータを受け入れることができる。いくつかの場合に、送信周波数モデルは、コンピュータプログラムとされ、コンピュータメモリ内に記憶され、コンピュータプロセッサを使用して動作可能とされ得る。

【0130】

「伝送回線」は、一般に、一方の場所から別の場所に電磁エネルギーを搬送するように設計された、特化された物理的な構造または一連の構造のことを言い、普段、自由空間を通じて電磁エネルギーを放射しない。伝送回線は、電磁エネルギーが伝送回線内の構造を通過する時にこうむるレイテンシおよび電力損失を最小限に抑えながら、一方の場所から別の場所に電磁エネルギーを保持し、転送するように動作する。

【0131】

電波を通信する際に使用されることがある伝送回線の例は、ツインリード、同軸ケーブル、マイクロストリップ、ストリップライン、より対線、星形カッド、レッヘル線、様々なタイプの導波路、または、単純な単線式回線を含む。光ファイバなどの他のタイプの伝送回線は、可視または不可視光線などの比較的高い周波数の電磁放射を搬送するために使用されることがある。

【0132】

「送信経路」または「伝搬経路」は、一般に、空間を通過または媒質を通過する電磁エネルギーによって取られる経路のことを言う。これは、伝送回線を通る送信を含むことができる。この場合に、送信経路は、伝送回線によって定義され、伝送回線を辿り、伝送回線内に収容され、伝送回線を通過し、または、一般に伝送回線を含む。送信経路または伝搬経路は、伝送回線によって定義される必要はない。伝搬経路または送信経路は、空間波、地表波、見通し線、または、他の形式の伝搬などにおける自由空間を通じて、または、大気を通じて移動する電磁エネルギーによって定義され得る。その場合に、送信経路は、任意の経路として特徴付けられてもよく、その経路に沿って、電磁エネルギーは、送信機から受信機に移動する時に、通過し、あらゆる跳躍、はね返り、散乱、または、送信されたエネルギーの他の方向の変化を含む。

【0133】

「送信局」は、一般に、送信するデバイス、または、電磁エネルギーを送信するように構成された複数のデバイスを有する位置または設備のことを言う。送信局は、特定の受信エンティティに、送信を受信するように構成された任意のエンティティに、または、その任意の組合せに送信するように構成されてもよい。

【0134】

「送信する」は、一般に、何かが、転送され、通信され、伝えられ、中継され、発信され、または、転送されることを引き起こすことを言う。この概念は、送信エンティティから受信エンティティに何かを伝える行為を含んでも含まなくてもよい。たとえば、送信は、誰がまたは何が送信したかについて知らずに受信されてもよい。同様に、送信は、誰がまたは何が受信するかについて知っている状態で、または、知らずに送られてもよい。「送信する」ことは、電磁スペクトル内の任意の適切な周波数で電磁エネルギーを送ること、または、ブロードキャストする行為を含んでもよいが、これらに限定されない。送信は、データグラム、パケット、および類似物などの様々なタイプのバイナリデータを定義し得るデジタル信号を含んでもよい。また、送信は、アナログ信号も含んでもよい。

【0135】

「トリガデータ」は、一般に、実行する１つまたは複数のコマンドを識別するトリガ情報を含むデータのことを言う。トリガデータおよびコマンドデータは、単一の送信の中で一緒に発生してもよく、または、単一または複数の通信リンクに沿って別個に送信されてもよい。

【0136】

「対流圏」は、一般に、地球の大気の最も低い部分のことを言う。対流圏は、中緯度地方では地球の表面の上、約１７．７ｋｍ（１１マイル）に、熱帯地方では、１９．３ｋｍ（１２マイル）まで、および、両極では、冬期に約６．９ｋｍ（４．３マイル）に及ぶ。

【0137】

「対流圏散乱送信」は、一般に、電波などの１つまたは複数の電磁波が対流圏に向けられる空間波伝搬の形式のことを言う。その原因について確かではないが、波の少量のエネルギーは、受信アンテナの方に進んで散乱される。極度の減衰問題のために、ダイバーシティ受信技法（たとえば、空間、周波数、および／または、角度ダイバーシティ）が、典型的には、使用される。

【0138】

「導波路」は、一般に、電磁スペクトルに沿って任意の周波数で発生する電磁波などの波を導くように構成された伝送回線のことを言う。例は、極低周波からミリ波まで電磁スペクトルに沿って分布する比較的低い周波数の電磁放射を転送するように構成された導電性または絶縁性の材料の任意の装置を含む。他の具体例は、高い周波数の光を導く光ファイバ、または、高い周波数の電波、特にマイクロ波を搬送するために使用される中空の導電性金属パイプを含む。

【0139】

説明、および／または、特許請求の範囲に使用されるような、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「前記（ｔｈｅ）」、等は、別の方法で明確に論じられない限り複数形を含むことに留意されたい。たとえば、明細書、および／または、請求項が、「１つのデバイス」または「前記デバイス」に言及する場合に、１つまたは複数のこのようなデバイスを含む。

【0140】

「上」、「下」、「頂部」、「底部」、「前方」、「後方」、「水平」、「縦方向」、「放射状」、「円周方向」、他などの方向を示す用語は、例示の実施形態を読者が理解するのに役立つように、単に読者の利便性のために本明細書で使用され、何らかの方法におけるこれらの方向を示す用語の使用は、説明され、図示され、および／または、特許請求された、特有の方向および／または向きに対する特性を制限するものではないということに留意されたい。

【0141】

本発明は、図面および前述の説明において詳細に示され、説明されてきたが、同様のことが、例示的であり、特徴を制限するものではないとみなされるべきであり、好ましい実施形態のみが示され、説明されてきたこと、および、以下の請求項によって定義された、本発明の趣旨の範囲内になる、全ての変更、均等物、および変更形態は、保護されることが望まれるということが理解される。それぞれの個別の公報、特許、または特許出願が、具体的および個別に、参照によって援用され、本明細書に全体として記載されたことを、あたかも示唆されたかのように、本明細書に引用された全ての公報、特許、および、特許出願は、参照によって本明細書に援用される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】